混合励磁双凸极电机励磁控制系统研究

摘要

双凸极永磁（Doubly Salient Permanent Magnet，简称DSPM）电机是近年来在开关磁阻电机基础上发展出来的一种新型高效节能电机，混合励磁双凸极（Hybrid Excited doubly salient，简称HEDS）电机继承了DSPM电机的全部优点，具有很好的潜在应用价值。本文针对此种新型电机对其运行原理及调速控制方法作了详细的分析和研究，主要内容如下： 首先介绍了混合励磁电机的发展概况以及国内外的研究情况，阐明了本课题的背景和本文研究的主要内容。介绍了HEDS电机的基本结构和工作原理。 接着，在详细分析HEDS电机数学模型之后，详细分析了HEDS电机基本控制和调速策略；提出了分区控制的思想，并着重阐述了励磁系统的弱磁，增磁控制方法，提出了两种励磁电流控制策略，并分析了两种策略的不同之处，本文选择了第二种控制策略。并运用matlab对HEDS电机进行了励磁运行时的仿真研究，分析了电机在励磁区间内的运行特性，着重分析了弱磁情况下的动态响应特性。 之后，根据HEDSM电机特点，设计并实现了以高性能数字信号处理器TMS320F2812为核心的励磁控制系统，详细介绍了软硬件设计原理及硬件电路组成。软件方面采用TI公司DSP专用开发平台CCS对主控制器进行控制，使控制系统具有良好的调速性能。 最后，对研制好的样机进行了弱磁和增磁的稳态和动态试验研究，获得实验数据和波形，并进行了分析。实验结果表明本文所开发的HEDS电机励磁控制系统具有良好的动态和稳态性能，验证了理论分析和系统设计的正确性以及HEDS电机的优越性。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

§1.1 课题的背景和意义

§1.2 混合励磁电机结构类型和国内外研究概况

§1.3 本文研究的主要内容

第2 章 HEDS电机的基本理论

§2.1 HEDS电机的基本结构和工作原理

§2.1.1 HEDS电机的基本结构

§2.1.2 HEDS电机的工作原理

§2.2 HEDS电机的数学模型和静态特性

§2.3 HEDS电机基本控制模式

§2.4 小结

第3章 HEDS电机励磁系统控制策略和仿真

§3.1 HEDS电机励磁控制策略综述

§3.2 HEDS电机励磁区间划分及其控制策略

§3.2.1 无励磁区间

§3.2.2 高速弱磁区间

§3.2.3 增磁区间

§3.3 HEDS电机的建模和仿真

§3.3.1 HEDS电机的仿真模型

§3.3.2 HEDS电机的仿真分析

§3.4 小结

第4章 HEDS电机励磁系统软硬件设计与实现

§4.1 HEDS电机控制系统整体框架

§4.2 微处理器的结构和特点

§4.3 励磁系统功率变换及其隔离驱动电路设计

§4.4 励磁电流检测和信号调理电路

§4.5 转子位置检测电路

§4.6 励磁系统保护电路

§4.7 逻辑电平转换电路

§4.8 控制系统软件设计

§4.8.1 程序整体框架

§4.8.2 电流检测软件原理

§4.8.3 转子速度计算原理

§4.8.4 励磁及主控制系统程序流程

§4.9 小结

第5章 HEDS电机励磁控制系统实验研究

§5.1 HEDS电机实验系统的构成

§5.2 弱磁运行实验及其比较分析

§5.3 增磁运行实验及其比较分析

§5.4 小结

第6 章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢