基于DSP的电动车开关磁阻电机调速系统的设计

摘要

开关磁阻电动机调速系统是一种新式的无级的调速系统，相较于交流变频调速系统和直流调速系统而言，是一种崭新的智能化、模块化调速系统。它将磁阻电机和电力电子技术完美的结合而产生的机电一体化装置。因为其宽广的调速范围、良好的机械特性、优越的起动能力、制动能力以及高效、节能、易于维护等优点而引起了电子和其他工业行业的广泛关注。不仅调速方面性能优越，而且保护功能也非常完善，已经广泛的应用于家用电器、电子和电动车辆等领域。
　　本文主要研究了四相开关磁阻电机的控制系统。首先，分析了开关磁阻电机的结构原理和数学模型，针对电机内部磁化特性的复杂性，本文采用了线性模型对其进行分析，并在MATLAB/SIMULINK仿真软件中搭建了开关磁阻电机调速系统仿真模型。为了减小电机的转矩脉动和提高速度的响应性能，本文对速度控制模块采用了模糊PI算法控制。通过模糊PI算法和常规PI算法的控制效果的对比分析，说明模糊PI算法有效的改善了系统的性能。其次，为了提高系统的智能控制，减小系统各部分间的相互干扰，本文对开关磁阻电机调速的硬件电路进行了模块化的设计。在对功率变换器的几种拓扑结构进行分析比较后，选用了四相不对称半桥，它可以有效避免 PWM的控制波形出现死区。然后，在调试好硬件电路的基础上，采用DSP作为主控芯片，根据所设计的硬件电路和系统要求，在CCS3.3的开发环境下设计了相应的软件程序。
　　最后对系统的实物进行调试，实验结果表明，本文所设计的开关磁阻电机调速系统实现了电机的有效控制和应用。

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第1章 绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2开关磁阻电机调速系统的发展概况

1.3开关磁阻电机调速系统的发展方向

1.4课题的研究内容

第2章 开关磁阻电机调速系统的结构和原理

2.1开关磁阻电机调速系统的结构

2.2开关磁阻电机的数学模型

2.3开关磁阻电机的线性模型分析

2.4开关磁阻电机调速系统的控制策略

2.5 SR电动机起动过程分析

2.5本章小结

第3章 开关磁阻电机调速系统MATLAB/SIMULINK仿真

3.1 PI控制的基本原理

3.2模糊PI系统的调速原理和结构

3.3 MATLAB/SIMULINK仿真及结果分析

3.4本章小结

第4章 开关磁阻电机调速系统硬件设计

4.1开关磁阻电机调速系统结构框图

4.2功率变换电路

4.3光电隔离电路

4.4 电流采集电路

4.5 液晶键盘显示电路

4.6 本章小结

第5章 开关磁阻电机调速系统软件设计

5.1主程序的设计

5.2初始化子程序设计

5.3电机控制子程序

5.4 速度闭环子程序设计

5.5液晶键盘和显示程序

5.6保护子程序

5.7本章小结

第6章 实验结果和分析

6.1 实验平台

6.2实验结果及其分析

6.4本章小结

总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢