【正文】 方向無(wú)關(guān)，即只需單方向繞組電流，故功率電路可以做到每相一個(gè)功率開關(guān)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在圖 中，當(dāng)主開關(guān) S S2 接通時(shí)， A 相繞組從直流電源 U 吸收電能，而當(dāng) S S2斷開時(shí)，繞組電流通過(guò)續(xù)流 二 極管 VD VD2 將剩余能量回饋給電源。此時(shí)，控制器根據(jù)位置傳感器提供的位置信息，命令斷開A 相開關(guān) S 和 S 并合上響應(yīng)的 B 相開關(guān)，使 A 相繞組斷開的同時(shí) B 相繞組通電。重合，即 A 相定、轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊時(shí)，切線方向的磁拉力消失，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)稱轉(zhuǎn)子達(dá)到穩(wěn)定平衡位置。向定子齒極 AA39。為軸線的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)通過(guò)氣隙的磁感應(yīng)線是彎曲的。 圖 SR電機(jī)的工作原理圖 Principle of Four Phase SR motor SR 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)整體工作過(guò)程如下：控制器接收啟動(dòng)命令信號(hào)，在檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)一切正常的情況根據(jù)位置傳感器提供的各相定子齒極和轉(zhuǎn)子齒極相對(duì)位置的信息，按照起動(dòng)邏輯給出相應(yīng)的輸出信例如，在圖 中定子 A 相齒極軸線 AA39。 電機(jī)的工作原理 圖 所示為一臺(tái)典型四相 (8/6)SR 電機(jī)的橫截面和其中一相電路的原理示意圖。 功率變換器的作用是將電源提供的能量經(jīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)換后提供給 SRM，由蓄電池或交流電整流后得到的直流電供電。相數(shù)多，步距角小，有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主開關(guān)器件多，成本高。 。 研究的主要內(nèi) 容和目標(biāo) 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為一種新型調(diào)速系統(tǒng)，兼有直流傳動(dòng)和普通交流傳動(dòng)的特點(diǎn)，但是由于開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)和采用開關(guān)性的供電電源，使得電機(jī)的特性和控制方式與傳統(tǒng)電機(jī)不同，尤其是非線性及飽和現(xiàn)象，造成電機(jī)的模型難以解析，比較突出的問(wèn)題是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。 綜上所述， SRD 發(fā)展到現(xiàn)在，在控制策略方面雖然已取得了許多非常有用的成果，但是仍然很不完善，仍存在許多問(wèn)題待解決，而且尚未形成完善的 SR 控制理論。但模糊控制的動(dòng)靜態(tài)特性之間也存在一定的矛盾，采用固定的參數(shù)難以獲得滿意的性能，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)和噪聲是 SRD較為突出的問(wèn)題，也是控制策略所要研究的重點(diǎn)。動(dòng)態(tài)模型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)。 基于線性假設(shè)的 SR 控制系統(tǒng)難以獲得理想的輸出特性，魯棒性差，其動(dòng)靜態(tài)性能無(wú)法與直流傳動(dòng)相媲美， 這嚴(yán)重阻礙了 SR 的商品化進(jìn)程。從 20世紀(jì) 80 年代以來(lái)，在 SRD 控制方面已出現(xiàn)了大量先進(jìn)的控制思想，并取得了有益的成果。 雖 SRM 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是用來(lái)分析SRM 能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的數(shù) 學(xué)方法卻相對(duì)復(fù)雜。只有立足于非線性振動(dòng)理論，在全面分析 SR 電機(jī)非線性電磁場(chǎng)和非線性徑向力的基礎(chǔ)上，才能對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)定子電磁振動(dòng)的非線性特性進(jìn)行系統(tǒng)的理論分析，計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究。 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) （ SRD） 的研究已被列入我國(guó)中、小型電機(jī) “ 八五 ”、“ 九五 ”和 “ 十五 ” 科研規(guī)劃項(xiàng)目。例如使用開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、泵類、壓縮機(jī)等，可以在寬廣的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)行且節(jié)能明顯，可以在短期內(nèi)收回成本，經(jīng)濟(jì)型小功 率開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有廣闊的市場(chǎng)，尤其是在家用電器方面的應(yīng)用。 開關(guān)磁阻電機(jī)的研究概況及發(fā)展方向 開關(guān)磁阻電機(jī)的研究概況 磁阻電機(jī)是一種具有悠久歷史的電機(jī)，它誕生于 160 年前，但它一直被認(rèn)為是一種性能 (效率、功率因數(shù)、利用系數(shù)等 )不高的電機(jī)，故只應(yīng) 用于小功率范圍。 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，精確的位置、速度、加速度乃至力矩的控制土要通過(guò)電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、反饋裝置、運(yùn)動(dòng)控制器、主控制器 (如計(jì)算機(jī)和可編 程控制器 )來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是電力電技術(shù)的進(jìn)步，微機(jī)技術(shù)的 應(yīng)用和新型控制策略的出現(xiàn)。電機(jī)不同相間的非線性禍合及電機(jī)參數(shù)的改變更增加了控制的復(fù)雜程度。采用合理的控制策略，由 SR 人理組成的 SRD 系統(tǒng)的效率和出力能在很寬的速度和負(fù)載范圍內(nèi)都能維持較高的運(yùn)行特性。從結(jié)構(gòu)上看開關(guān)磁阻電 機(jī)定轉(zhuǎn)子均采用雙凸極結(jié)構(gòu)，定子上有集中繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，也無(wú)永磁體。 40 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 第一章 緒論 引言 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) (Switched Reluctance Motor Drive，簡(jiǎn)稱 SRD)，是繼異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后，又一極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦驼{(diào)速系統(tǒng)。 39 致 謝 38 參考文獻(xiàn) 32 主程序設(shè)計(jì) 27 第四章 基于 DSP 的 SRM 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 SR 電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制 13 電壓斬波控制 13 角度控制 7 開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 6 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn) 5 的基本結(jié)構(gòu) 4 第二章 SR 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 2 開關(guān)磁阻電機(jī)的研究概況 關(guān)鍵詞： 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)；微步控制；直接轉(zhuǎn)矩控制； MATLAB； DSP Design of Highperformance Switched Reluctance Motor Control System ABSTRACT Switched Reluctance Motor ( SRM or SR motor for short ) has a simple structure， low cost， flexible control features， its speed control system consisting of ( short SRD) with AC， DC does not have merit， is showing strong market petitiveness. The design of the fourphase highperformance (8/ 6 poles ) switched reluctance motor control system and the system control strategy theme of theoretical research and application. The most important drawback is that the switch reluctance motor torque ripple， which directly affects the output performance of the drive system. This design introduces several new control strategy to eliminate SRM torque ripple and improve the performance of the SRD， that SRM direct torque control and simulation . Studied to eliminate torque ripple and improve the SR positioning accuracy in position control micro step control. Linear model of switched reluctance motor， derives its torqueangle characteristics， torque control based on the star chart on the phase mutation when winding current， instead of switching to phase mutation region points to the phase current is stepped wave， thereby obtaining a plurality of vectors derived torque space step angle of the motor is reduced， the torque was increased smoothness， thereby reducing the torque ripple. Research shows that the use of micro step control， which can effectively reduce the current fluctuations. In order to verify the feasibility of the system， we use dynamic simulation tool SIMULINK dynamic and static performance of the system to be simulated. Simulation and experimental results are basically the same， proved the feasibility of the system， the system has good speed and position control， there are broad prospects for development. Key words： Switched Reluctance Motor； Microstep control； MATLAB； DSP 目 錄 第一章 緒論 研究了能夠消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高 SR 在位置控制中定位精度的微步控制。 畢業(yè)設(shè) 計(jì) 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)高性能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名： 徐坤 學(xué) 號(hào)： 10020209 班 級(jí)： 10 電氣 4 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 所在系： 自動(dòng)化工程系 指導(dǎo)教師： 李艇 /徐綱 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)高性能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) (簡(jiǎn)稱 SRM 或 SR 電機(jī) )具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、控制靈活等特點(diǎn)，由其構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱 SRD)具有交、直流調(diào)速所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，正在顯示出強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本設(shè)計(jì)介紹 了能夠消除 SRM 的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高 SRD 性能的幾種新型控制策略，即SRM 的直接轉(zhuǎn)矩控制并進(jìn)行了仿真。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，證明了該系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)具有良好的速度和位置控制能力，有著廣闊的發(fā)展前景。 1 引言 10 電感與轉(zhuǎn)子位置角的關(guān)系 10 電磁轉(zhuǎn)矩的分析 11 轉(zhuǎn)速的控制 14 各控制方式的特點(diǎn) 14 第三章 SRD 新型控制策略的研究 16 仿真研究 19 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 的微步控制 26 仿真分析 26 結(jié)論 28 位置檢測(cè)及換相邏輯 29 鍵盤、顯示電路 30 電路的保護(hù)及抗干擾設(shè)計(jì) 31 屏蔽技術(shù) 32 電路板的抗干擾設(shè)計(jì) 它具有開關(guān)性和磁阻性兩個(gè)基本特征。 SRM 控制靈活，采用不同的控制方式，可以得到不同負(fù)載要求的機(jī)械特性，很容易實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行和軟啟動(dòng)等要求。另外由于磁通的復(fù)雜分布使得電機(jī)的控制很復(fù)雜。它的主要研究?jī)?nèi)容是機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中涉及的力學(xué)、機(jī)械學(xué)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測(cè)和控制等方面的理論和技術(shù)問(wèn)題。典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有運(yùn)輸機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等，這些系統(tǒng)是力學(xué)、機(jī)械、材料、電天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 工、電子、計(jì)算機(jī)、信息和自動(dòng)化等科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的總和。運(yùn)動(dòng)控制作為一門多學(xué)科交義的技術(shù)，每種技術(shù)出現(xiàn)的新進(jìn)展都使它向前邁進(jìn)一步，其技術(shù)進(jìn)步是日新月異的 [2]。 對(duì)于低壓、小功率的應(yīng)用場(chǎng)合，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)優(yōu)于普