基于DSP的开关磁阻电机检测建模与控制

摘要

开关磁阻电机驱动系统（SRD）是一种新型的交流驱动系统，以结构简单，坚固耐用，转子惯量低，成本低廉，控制方法灵活，可获得各种所需的机械特性，在宽广的调速范围内均具有较高的效率而备受瞩目，在电力传动领域有广阔的发展前景。但开关磁阻电机（SRM）的双凸极结构和磁路的高度饱和使得磁链是转子位置和电流的非线性函数，建立精确的磁链模型较为困难，因此，磁链特性的检测和开关磁阻电机的精确建模得到了广泛的研究。 随着SRD系统的开发深入，基于单片机的SRD系统日益显现其局限性，基于数字信号处理器（DSP）的SRD系统解决了这一难题。本文基于。DSP芯片TMS320F2812建立了SRM磁链检测系统，利用ADC模块实时采集不同转子位置的电压、电流信号，将数据传送到上位机，根据间接磁链测量原理，由数字离散方法计算磁链值，得到SRM磁链特性曲线，建立了SRM的磁链－转子位置－电流模型。实验结果表明，该磁链检测系统能够准确检测磁链电流特性，并为神经模糊网络映射转子位置和磁链、电流的非线性关系提供精确的训练样本。 研究自适应神经模糊推理系统（ANFIS），通过ANFIS映射转子位置和绕组磁链、电流的非线性关系，磁链和电流为输入，转子位置为输出，为无位置传感器控制的研究奠定基础。 本文以DSP芯片TMS320F2812为主控制器建立了SRM有位置传感器驱动系统，SRM采用两相起动方式，电压PWM控制方式和转速闭环PI调节。本文运用C语言模块化编程，给出了控制系统详细的硬件设计和软件程序流程图，对控制器进行软硬件联合调试后给出了实验波形，验证了控制系统设计的正确性，为无位置传感器控制的研究提供了硬件基础。

目录

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.1.1开关磁阻电机的特点、结构和原理

1.1.2开关磁阻电机调速系统的组成

1.2选题背景与意义

1.3论文的研究内容和主要工作

第二章开关磁阻电机的数学模型

2.1开关磁阻电机的基本方程式

2.2开关磁阻电机的非线性模型

2.2.1开关磁阻电机的非线性电感模型

2.2.2开关磁阻电机的非线性数学模型

2.3开关磁阻电机的控制方式及特点

2.3.1 SR电动机的运行特性

2.3.2 SR电动机的控制方式

第三章开关磁阻电机磁链特性的检测及ANFIS建模

3.1 SRM磁链特性测量综述

3.2基于DSP的SRM磁链特性的检测

3.2.1系统参数设置

3.2.2实验步骤

3.2.3 DSP资源配置

3.2.4霍尔电流传感器和霍尔电压传感器

3.3基于DSP的SRM磁链特性检测实验结果

3.4基于ANFIS算法建立电机模型

3.5结论

第四章开关磁阻电机的DSP控制系统

4.1 SR电动机调速系统总体框图

4.2控制系统硬件设计

4.2.1功率变换器的设计

4.2.2隔离驱动电路

4.2.3辅助电源电路

4.2.4位置检测电路

4.2.5过流检测电路

4.3控制系统软件设计

4.3.1主控制器概述

4.3.2 DSP模块

4.3.3软件程序流程图

4.4实验结果分析

第五章总结与展望

5.1本文研究成果与结论

5.2后续工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

实验装置实物图

致 谢