【正文】 摘要 本文首先介紹了開關(guān)磁阻電機（ SRM）在國內(nèi)外的發(fā)展狀況，接著介紹了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)（ SRD）的特點、應用領(lǐng)域和目前研究的熱點；并對開關(guān)磁阻電機的運行原理和電磁特性及其數(shù)學模型進行闡述，建立了開關(guān)磁阻電機 的線性電感模型，在此基礎(chǔ)上分析了開關(guān)磁阻電機的電磁轉(zhuǎn)矩 ，進而得到開關(guān)磁阻電機的調(diào)速控制方法。 其次，詳細介紹了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的各個組成部分，并介紹了目前常用的控制方法，分析了各種控制方法的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上 ， 本文結(jié)合 4kW/513V、三相 12/8極開關(guān)磁阻電機進行了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。硬件 設(shè)計包括對開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的功率變化器主電路的設(shè)計及參數(shù)選擇，設(shè)計中采用功率 MOSFET 為主開關(guān)器件，以驅(qū)動芯片 TLP250 為核心設(shè)計驅(qū)動電路；以單片機 AT89C51 和電機智能控制模塊為核心設(shè)計控制電路；此外還設(shè)計了位置檢測電路、電流檢測電路、邏輯綜合電路和數(shù)碼顯示電路等。其中電機智能控制模塊實現(xiàn)速度、電流雙 PI 調(diào)節(jié)、 PWM 生成、電流保護、斬波比較等功能；單片機負責判斷轉(zhuǎn)子的位置信息，并綜合各種保護信號和給定信息，以及轉(zhuǎn)速情況，給出相通信號及電流斬波閾值。在控制軟件設(shè)計中采用模塊化編程，增強了程序的通用性和可讀性。 關(guān)鍵詞 ：開關(guān)磁阻電機 ； 控制 ； AT89C51； 功率 MOSFET ABSTRACT ABSTRACT: Firstly, the thesis not only presents the developing status of the SRD system both in domestic and abroad， but also introduces the configuration application area and research hotspot of SRD system， and then expatiate the electromagism principle and mathematic model of SRM, establishes liner inductance model of SRM, then analysis electromagism torque of SRD system based on linear inductance model， get the control method of SRD system finally. Secondly, the thesis introduces all parts of SRD system in detail, and introduces the control method now used, give out the advantage and disadvantage of any method. And then the thesis designs the hardware and software of the SRD system based on 4kW/513V, 12/8 SRM. Hardware implementation including of choosing the structure and parameter of power converter with its power ponentPOWER MOSFET。 As the core driver circuit to drive the chip TLP The control circuit with the core ponentsAT89C51＆ motor intelligent module is designed. Also the position sensor testing circuit, current sensor testing circuit, logic synthesis circuit and digital display circuit are designed. The function of motor intelligent circuits torealize dual PI adjuster of speed and current, PWM generation, current protection, chopwave parison． While the function of AT89C51 is to judge rotator location information, synthesize various protection signal and manded information, and speed condition, then give the phase on/off signal and chopped current limited value. The software of system is programmed. The Modular Structured programming makes the program readable and modifiable. KEYWORDS: SRM。 CONTROL。 AT89C51。 POWER MOSFET 目 錄 摘要 ................................................................I ABSTRACT ...........................................................II 第一章 緒論 .........................................................1 開關(guān)磁阻電機的發(fā)展 ............................................1 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的特點和應用領(lǐng)域 ..........................1 當前的主要研究熱點和發(fā)展方向 ..................................3 本課題主要 工作 ................................................4 第二章 開關(guān)磁阻電機的基本理論分析 ...................................5 開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成 ..................................5 開關(guān)磁阻電動機結(jié)構(gòu)與運行原理 ..................................5 開關(guān)磁阻電機的基本方程 ........................................7 基于理想線性模型的 SR 電動機分析 ...............................8 SR 電機的相電感模型 ........................................8 SR 電機的電磁轉(zhuǎn)矩 ..........................................9 考慮磁路飽和時 SR 電動機的分析 ................................10 SR 電機的基本控制方式 .........................................12 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)總體方案的確定 ...........................13 第三章 小功率開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)硬件設(shè)計 ..........................15 開關(guān)磁阻電機的參數(shù) ...........................................15 功率變換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .........................................15 主電路拓撲結(jié)構(gòu)介紹 ........................................15 功率電路的設(shè)計 ............................................19 功率變換器的驅(qū)動電路設(shè)計 ..................................21 功率緩沖（吸收）電路設(shè)計 .................................22 3． 3 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 ................................................24 總體設(shè)計 ..................................................24 控制核心 AT89C51 功能 ......................................25 電機智能控制模塊 MCSRD9800 ................................25 位置檢測部分設(shè)計 .........................................28 電流檢測部分設(shè)計 .........................................30 角度細分電路 ..............................................31 D/A 轉(zhuǎn)換與斬波電路 ........................................32 優(yōu)先編碼電路 .............................................33 邏輯綜合電路 ..............................................34 顯示電路 .................................................34 單片機最小系統(tǒng) ...........................................35 第四章 4KW 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................37 主程序 .......................................................37 運行子程序 ...................................................39 相中斷程序 ...................................................41 INTO 中斷子程序 ...............................................43 軟件抗干擾措施 ...............................................43 致謝 ...............................................................45 參考文獻 ...........................................................46 第一章 緒論 開關(guān)磁阻電機的發(fā)展 20 世紀 60 年代以前，在需要可逆、可調(diào) 速與高性能的電氣傳動技術(shù)領(lǐng)域中，直流傳動系統(tǒng)一直占領(lǐng)統(tǒng)治地位。自 60 年代以后，隨著電力電子技術(shù)、微電子 技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流電氣傳動技術(shù)發(fā)生了日新月異的變化，特別是異步電動機矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制理論的產(chǎn)生及應用技術(shù)的推廣，使得異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)態(tài)精度，快速動態(tài)響應及四象限運行等良好的技術(shù)性能，其動、靜態(tài)特性完全可以和直流傳動系統(tǒng)相媲美，于是出現(xiàn)了交流傳動取代直流傳動的趨勢。但是，異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)也尚有一些未盡如人意之處。 正是在電氣傳動技術(shù)得到迅猛發(fā)展的時代背景下 ， 20 世紀 80 年代國際上推出了一種新型交流電動機調(diào)速系統(tǒng) —— 開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)。它融新的電動機結(jié)構(gòu) —— 開關(guān)磁阻電動機 (Switched Reluctance Motor，簡稱 SR 電動機 )與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)為一體，兼有異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，已成為當代電氣傳動的熱門課題之一。 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的特點和應用領(lǐng)域 開關(guān)磁阻電機是一種新型調(diào)速電機，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。 開關(guān)磁阻電 機調(diào)速系統(tǒng)的特點： （ 1） 電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適用于高速 開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)比鼠籠式感應電動機還要簡單，其突出的優(yōu)點是轉(zhuǎn)子上沒有繞組，因此不會有鼠籠式感應電動機制造過程中鼠籠鑄造不良和使用中的斷條等問題。開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)子機械彈性很好，可以用于超高速運轉(zhuǎn)（如 1000r/min）。在定子方面，它只有幾個集中繞組，因此制造簡單，絕緣容易。 （ 2）各相工作獨立、系統(tǒng)可靠性高 從電動機的電磁結(jié)構(gòu)上看，各相繞組和磁路相互獨立，各自在一定軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。而不像在一般電動機中必須在各相繞組和磁路共同作用