开关磁阻电机驱动控制单片集成系统的研究与设计

摘要

开关磁阻电动机调速驱动系统(SRD)是由开关磁阻电机(SRM)和现代电力电子技术、控制技术相结合而形成的新型交流调速系统，因其良好的运行性能已成为当代电气传动界热点之一。抓住时机研发实用、价廉的SRM调速装置，对推动我国电气传动的进步，缩短与世界先进水平的差距具有重要意义。 本文围绕数字化开关磁阻电动机调速系统的一体式控制器的设计与实现这一主题，在全面、深入地总结有关文献基础之上，展开了对SRD系统控制器数字化和集成化的研究与探讨，集中介绍了电力电子集成及功率器件集成的发展与技术，并介绍了数字和功率器件的开发设计工具Cadence的特点和使用方法。文中采用了自适应模糊智能控制策略，通过在线辨识电机参数、实时修正控制参数以增加转矩密度、避免电流尖峰、增强控制器的鲁棒性和自适应能力，并配以适当的电流内环，从而减小电机的转矩脉动，实现SRM的高性能控制。提出了SRD集成的基本方案，对自适应模糊智能控制策略的数字实现进行了尝试，并对功率器件的电路选择与设计、隔离、保护进行了一定的研究。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1开关磁阻电机的特点

1.2开关磁阻电机国内外研究状况

1.3电力电子系统集成的发展

1.4本课题的意义及内容

第二章开关磁阻电机的工作原理及控制

2.1基本结构

2.2工作原理

2.3开关磁阻电机的基本电磁关系

2.4开关磁阻电机的控制模式

2.4.1起动运行状态

2.4.2角度位置控制

2.4.3电流斩波控制

2.4.4 PWM调压控制

2.4.5制动运行状态

2.5 SRM控制策略分析

2.5.1转速环控制算法的研究——自适应模糊控制

2.5.2电流环调节器的设计

2.6基于DSP控制的开关磁阻电机驱动系统

第三章电力电子集成技术

3.1电力电子集成技术的概念

3.1.1电力电子集成技术的概念

3.1.2电力电子集成的益处

3.2集成器件的市场与应用前景

3.2.1集成器件的市场分析

3.2.2集成产品的应用前景

3.3电力电子集成的方法与工艺

3.4电力电子集成电路新进展

第四章数字和功率集成电路的设计工具

4.1 Cadence简介

4.2 ASIC设计流程

4.3 Verilog-xl

4.4 Virtuoso Layout Editor

4.5验证工具Dracula

4.5.1设计规则检查

4.5.2版图与电路一致性检查

第五章开关磁阻电机驱动控制芯片的设计

5.1开关磁阻电机驱动系统的应用

5.1.1微特电机的特点

5.1.2微特电机技术发展趋势

5.2开关磁阻电机驱动系统芯片的方案设计

5.3开关磁阻电机驱动系统芯片的功能描述

5.4功率器件的设计

5.4.1电路形式的比较与设计

5.4.2集成工艺

5.4.3版图设计

5.4.4 PN结隔离与SOI介质隔离比较

5.4.5功率集成电路中过热保护电路的设计

5.4.6保护电路版图性能的简单研究

5.5数字化PWM设计

5.6模糊控制器的设计

5.6.1模糊化环节的设计

5.6.2模糊推理模块设计

5.6.3反模糊化模块

5.7自适应算法——遗传算法的实现

5.7.1 System C——系统级设计的利器

5.7.2 System C自动转换为VERILOG

5.8采用自适应模糊控制前后的波形比较

第六章总结

参考文献

致 谢