开关磁阻电动机的动态电感研究

摘要

开关磁阻电机调速系统(简称SRD)以其结构简单、坚固，成本低，容错能力强以及调速范围广，运行效率高等优势，在电力传动领域具有广阔的发展前景。由于开关磁阻电动机（简称SRM）的双凸极结构，使得其电感曲线具有严重的非线性，因此如何准确、方便的测取SRM电感特性是实现对SRM建模仿真和高性能控制的重要依据。传统的电感测试工具只能测试空载时的电感特性，即所谓的静态电感，而且功能单一，不能满足高精度动态转矩的控制要求，所以动态电感测试系统的研制成了SRM特性研究的重要课题之一。
　　 本文首先建立了SRM的理想线性模型、准线性模型和非线性模型，并介绍了各自的特点，推导出了工程上实用的电感计算方程，根据所推导的计算公式，提出了一种新的电感测试方法，即根据电感在饱和前和饱和后的不同特性，在固定转子角度的情况下，根据电流的变化率，计算电感值。用此法测出的电感值可以直接用于SRM电感模型的建立，也可以应用于对不同功率级别的电机进行识别。最后，设计了开关磁阻电机测试系统的硬件和软件，此测试方法对电流精度要求很高，因此在设计过程中开发了一种提高电流检测精度的硬件电路。
　　 本文测试了几个不同功率等级的开关磁阻电机最大电感处电感和最小电感处的电感，并专门测试了一台11kw，1500rpm的12/8的三相开关磁阻电机在不同位置，不同电流下的电感量。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 课题的目的和意义

1.2 开关磁阻电机发展概述

1.3 开关磁阻电机调速系统发展概述

1.3.1 应用方面

1.3.2 SRM设计方面

1.3.3 功率变换器设计方面

1.3.4 控制器的设计

1.4 开关磁阻特性研究现状

1.4.1 现阶段SRM主要特性检测方法

1.4.2 当前电感测试的主要方法

1.4.3 本文的主要研究工作

第二章 开关磁阻电动机的基本结构及工作原理

2.1 引言

2.2 开关磁阻电机的结构及驱动原理

2.3 开关磁阻电动机数学模型

2.3.1 电路方程

2.3.2 运动方程

2.3.3 机电方程

2.4 本章小结

第三章 SRM的数学模型

3.1 引言

3.2 SRM的简化线性模型

3.2.1 简化线性模型的电感特性

3.2.2 简化线性模型的磁链特性

3.2.3 简化线性模型的转矩特性

3.3 SRM的准线性模型

3.3.1 准线性模型的电感特性

3.3.2 准线性模型的磁链特性

3.3.3 准线性模型的转矩特性

3.4 非线性模型的电感特性

3.5 本章小结

第四章 电感测试原理及方法

4.1 引言

4.2 动态电感与静态电感的关系

4.3 动态电感的计算

4.4 由动态电感计算磁链特性的方法

4.5 转矩特性的计算方法

4.6 开关磁阻电机动态电感检测方法

4.6.1 不同位置下瞬时电感的测试

4.6.2 饱和电感的测试

4.6.3 最大电流下的电感值

4.7 本章小结

第五章 基于DSP2812的SRM检测系统硬件设计

5.1 引言

5.2 TMS2812的结构与特点

5.3 电流检测方法

5.3.1 电流传感器的选择

5.3.2 电流信号的放大处理

5.4 电压检测电路

5.5 功率电路设计

5.5.1 驱动电路设计

5.5.2 保护电路设计

5.6 温度检测电路

5.7 通讯电路

5.7.1 串口通信

5.7.2 CAN通讯

5.7.3 SD卡存储

5.8 本章小结

第六章 系统软件设计

6.1 引言

6.2 初始化程序

6.3 指令管理子程序

6.4 中断流程

6.4.1 AD中断子程序

6.4.2 电流控制子程序

6.5 电机检验子程序

6.6 固定电流子程序

6.7 电感的计算

6.8 故障判断

6.9 通讯子程序

6.9.1 串口通讯子程序

6.9.2 CAN总线通讯子函数

6.9.3 SD卡通讯

6.10 本章小结

第七章 实验结果

7.1 实验环境及准备

7.2 测试实验

7.2.1 电流检测装置的测试

7.2.2 动态电感的测试

7.3 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况

致谢