磁悬浮盘式开关磁阻电机的研究与设计

摘要

近年来抗磁性磁悬浮技术的研究已经在国外慢慢兴起，并且已经应用到一些高技术领域。利用常温下的抗磁性物质实现无源磁悬浮，其系统简单可靠性提高，系统体积和重量减小，不仅摆脱了机械轴承对SRM转速的限制，也有望降低电机运行过程中产生的振动和噪声，具有寿命长、无机械摩擦、无须润滑等优点，在工程技术上有重大的意义。 本文介绍了磁悬浮盘式开关磁阻电机的基本结构、数学模型、运行方式和控制方法。设计了一种盘式开关磁阻电机无位置传感器控制系统。在该系统的硬件设计中，首先论述了功率变换器以及基于TMS320LF2407的数字控制系统两大部分，包括DSP控制电路、A/D采样电路，无位置传感器控制电路，键盘电路等。尤其是设计了依据检测非励磁相互感电压无位置传感器方案。整个系统结构紧凑、工作可靠。 在系统的软件设计中，给出了DSP控制系统的主程序和重要的中断子程序的程序流程图，依据经典控制理论，从内环到外环对系统电流环和速度环进行了设计，实现了系统的全数字控制。 根据设计制作的模型样机及其驱动控制系统进行了电机运行实验，取得了相关数据和波形。结果证明本文所提出的设计和控制方案是可行的。

目录

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致谢

第一章 引言

1.1课题研究的目的及其意义

1.2抗磁性磁悬浮的发展背景

1.3微特电机与开关磁阻电机的发展现状与研究方向

1.3.1微特电机与开关磁阻电机的发展现状

1.3.2 SRD系统的研究方向

1.3.3论文的工作内容和工作方案

1.4本章小结

第二章磁悬浮开关磁阻电机

2.1悬浮开关磁阻电机的基本结构

2.2磁悬浮开关磁阻电机的工作原理

2.3磁悬浮开关磁阻电机的设计

2.3.1基于理想线性模型的SRM分析

2.3.2开关磁阻电机本体的设计

2.4悬浮试验和仿真

2.4.1检测抗磁体

2.4.2抗磁性悬浮试验

2.4.3抗磁性悬浮仿真

2.5本章小结

第三章功率变换器研究与设计

3.1功率变换器研究

3.1.1功率变换器常见的主电路形式

3.1.2功率开关器件和续流二极管的选用

3.2主绕组功率变换器及其驱动电路

3.2.1主绕组功率变换器

3.2.2主绕组功率变换器驱动电路

3.3本章小结

第四章 基于DSP的开关磁阻电机控制器硬件设计

4.1 DSP芯片简介

4.2控制器硬件电路设计

4.2.1转子位置检测电路

4.2.2 PWM输出电路

4.2.3 A/D采样电路

4.2.4故障检测与保护电路

4.2.5键盘电路

4.2.6 JTAG下载电路

4.2.7时钟源电路

4.2.8复位电路

4.2.9 SRAM扩展接口

4.3控制器电源设计

4.4本章小结

第五章控制系统软件设计

5.1总的设计思路

5.1.1主程序设计

5.1.2初始化子程序

5.1.3 A/D采样程序设计

5.2控制方式和算法

5.2.1控制方式

5.2.2数字PID的实现

5.2.3电流闭环控制

5.2.4速度闭环控制

5.3 DSP中断的应用

5.3.1 TMS320LF240x中断概述

5.3.2 DSP中断编程方法和问题

5.4本章小结

第六章系统实验波形及分析

6.1控制系统硬件实物图

6.2实验波形及分析

6.2.1电流PI控制实验结果

6.3本章小结

结 论

参考文献

作者简历