【正文】 電源的頻率。因此，θ=θon時，功率電路開關元件接通(稱相導通)，繞組電流I從零開始上升，當電流達到峰值(斬波電流上限值)時，切斷繞組電流(稱斬波關斷)，繞組承受反壓，電流快速下降。這樣在不同的θon和θoff控制下，可獲得不同波形和幅值的相電流，達到電機調控目的[15]。兩種工況下，采用電流斬波控制方式正好能夠限制電流峰值超過允許值，起到良好有效的保護和調節(jié)效果。（2）同時導通相數可變同時導通相數多，電動機出力較大，轉矩脈動較小。本章即研究新型的控制策略來實現SR電機的轉矩控制。應用直接轉矩控制原(DTC)，有效地減小了轉矩脈動，而且這種方法非常簡單，實時實現時只用低成本的微處理器即可。所以轉矩改變可以通過定子磁鏈加速或減速來實現。由于開關磁阻電機的凸極結構，每相電壓空間矢量的原點定義在位于定子極軸的中心線上。轉矩是由定子磁鏈相對于轉子運動的加速或減速來控制的，因此如果轉矩需要增加，就要選擇超前于轉子旋轉方向的電壓向量，即定子磁鏈在第K區(qū)域時選擇矢量Vk+1和Vk+2；反之，若轉矩需要較小，則要相應地選擇第K區(qū)域的矢量Vk+1和Vk+2。 System simulation block diagram The selection of voltage仿真時應用的電機參數：額定電壓為170V，額定電流為4A，Lmax=，Lmin=。(a)和(b)分別給出了電機控制前后的轉矩響應。不同給定轉矩的仿真表明該波動幅值并不隨給定轉矩的大小而變化。由于開關磁阻電機磁路的嚴重非線性，通常開關磁阻電機的轉矩是由磁共能來計算，即 ()式中：一電機轉子位置角 一繞組電流因此在忽略開關磁阻電機磁路飽和及邊緣效應，基于電機的線性模型，假定電感同電流無關，而僅僅與轉子位置有關的情況下，式()可以簡化為 ()式中L為開關磁阻電機的自感。不是一個穩(wěn)定零位。依次產生定位作用，開關磁阻電動機的轉子將以步進角15186。對于由基本轉矩矢量合成的轉矩，如TA、TB、TC和TD，稱為派生轉矩矢量。這里，繞組電流不是一個方波而是階梯波，在換相時電流分幾個臺階，就可以合成出幾個派生轉矩矢量，同時電機的穩(wěn)定零位增加幾個，轉子就以同樣的次數轉過一個步進角，也就是說轉子的每步運行也只運行步進角的一部分。該系統主要由開關磁阻電動機、功率變換器、控制器、位置檢測四大部分組成。因此，微步細分的步數受到一定程度的限制，不能無限微步。 8/6開關磁阻電動機轉矩電流曲線 Torque/Current waveform of 8/6 SRM第四章　基于DSP的SRM控制系統設計 基于DSP的SRD控制系統硬件設計： SRM controller hardware structureTMS320F2407是TI公司推出的一款高性能的定點16位數字信號處理器，專門為電機的數字化控制而設計，特別適用于三相交流電機的高性能控制。SRD位置檢測信號為數字信號，轉子每轉過一個步進角，位置檢測信號應相應變化，DSP控制器據此發(fā)出相應相繞組的通斷命令。的光敏傳感元件經輸入電路整型處理。本系統采用磁平衡式霍爾元件電流傳感器，本身具有強弱電的隔離功能，測量精度高，線性度好，頻帶寬，可直接與計算機接口，時目前應用廣泛的方案。、顯示電路從操作的實用性、易用性出發(fā)，本系統共設置了5個功能鍵，分別為起動（START）、停止(STOP)、增值(RISE)、減值(DOWN)、正反轉(DIRECT)。利用TMs320F240的SPI串行輸出可令DSP不用實時掃描，只在需要的中斷發(fā)生時，串行輸出即可，而且SPI的波特率可達到最高，這些都大大節(jié)省了CPU的時間。同時將金屬盒的外殼接地，以破壞磁場干擾。處。顯然θon、θoff試轉速和電流值的函數，在運行中理應不斷加以調整，以優(yōu)化系統性能。主程序的功能是通過調用各子程序，來實現所要求的各種控制。若定時器1中斷時，中斷矢量寄存器EVIVRA中的值為27h，則說明此次中斷的中斷源是定時器l，則系統轉去執(zhí)行定時器1的中斷服務程序。設所測脈沖經整形后，每轉P個脈沖，在測速時間Ts之內，計數器值為v，則電動機的轉速(轉/分)可計算如下： ()式中P一電機每轉反饋脈沖個數TS一測速時間N一電機轉速，單位轉/分 Speed detecting block diagram故障處理子程序包括過流、堵轉及短路保護。：振動和噪聲依然是很嚴重的問題，需要解決。其中，SRD控制器及控制策略處于控制核心位置，起著非常重要的作用。（2）中斷初始化系統的故障響應、PWM波形的產生、轉子位置的檢測等均需通過中斷子程序進行處理，對DSP的中斷初始化并允許其中斷，是保證系統正常運行的必要條件。在系統工作前，需對硬件進行初始化，同時還要對有關控制標志及初始化參數、開關量、工作單元、工作模式、中斷系統等進行初始化處理，以保證各功能單元按設計要求工作。主程序以調用子程序的形式，按不斷循環(huán)的結構運行，實現控制參數的輸入、運行狀態(tài)的顯示、轉速的閉環(huán)控制、正反轉控制等。實施PI調節(jié)的關鍵在于比例系數Kp積分時間常數Kt的整定，它直接影響到系統的動、靜態(tài)特性和控制品質。；布線盡量使用弧線而不用直角線路，以減少高頻信號對外的發(fā)射和禍合。設計上電和掉電欠壓保護電路和DSP故障報警電路，保證控制電路正常的功能。停車鍵：給出停機命令，使電機停止轉動。對一于模擬量測量，TMS320F2407內含兩個10位8通道AD轉換器，轉換結果存入一個兩級深FIFO寄存器中。本系統采用與全比較單元對應的PWM1一PWM4作為功率驅動電路的輸入，其時間基準由Tl定時器提供。前者包括紅外發(fā)光二極管、紅外光敏二極管和輔助電路；后者為與SRM轉子同軸安裝的30176。應用這些資源，可以大大減少電機控制系統的硬件結構，降低系統費用，而且它的高速性使得各種復雜算法能夠得以實現。從仿真結果可以看出，只要選擇足夠高頻率的主開關器件，電機繞組實際電流響應就可以很好的跟隨給定電流期望值。開關磁阻電動機每旋轉一步即向計數器發(fā)出一個位置反饋脈沖，計算機根據步進計數器的步數值在計算機存儲器中查詢相應步的兩相繞阻的電流給定值，經過D/A轉換并分別與電流傳感器測得的相繞阻電流信號相比較，其差通過電流調節(jié)器ACR控制功率變換器，使其輸出脈寬被調制的功率開關信號，從而使實際輸出電流按給定階梯波電流變化。為了保證恒轉矩，由轉矩型星圖很容易可以看出。其根本原因在于，這種一相通電一相斷電的換相方式必然在換相點附近產生轉矩下凹區(qū)，從而產生轉矩脈動。相當于l/8轉子齒距。 Winding inductance withrespect to position Torqueangle characteristic式（）是轉矩星型圖的基礎，它說明每相繞阻產生的基波電磁轉矩是一種空間正弦波，電磁轉矩的幅值和繞阻磁動勢平方成正比，電磁轉矩的穩(wěn)定零位取決于該相磁極中心線的位置。由式()。 The stator flux curve of steady state Electromagnet torque of steady state Dynamical response of Electromagnet torque 開關磁阻電動機的微步控制開關磁阻電動機一般工作在飽和狀態(tài)下，轉矩是相電流和轉子位置的非線性函數；同時為了維持轉子的連續(xù)運轉，必須不斷地切換功率變換器的主開關器件。177。磁鏈區(qū)間的判斷是通過一個sfunction 1函數來實現。因此，和傳統交流電機直接轉矩控制方法不同的是，電機每相有三個不同的狀態(tài)，這樣就會有27電壓狀態(tài)?？刂颇繕?2)也是通過類似傳統直接轉矩控制的方法實現，因為轉矩增大或減小取決于定子磁鏈的加速或減速。電機載飽和狀態(tài)下，其機械損耗可以忽略，因此式()可以用一個近似的等式表示為： () 由于開關磁阻電機通常使用單極性驅動故各相電流都是止的，因此式(2)中轉矩T的正負是由d決定的。交流電機具有線性特性而且是對稱三相正弦電流勵磁，這些都是開關磁阻電動機所不具有的。其它特點則與電流斬波控制方式相反，適合于轉速調節(jié)系統，抗負載擾動的動態(tài)響應快，缺點是低速運行時轉矩脈動較大[16]。平頂方波的幅值對應電機轉矩，轉矩值基本不受其它因素的影響，可見電流斬波控制方式適用于轉矩調節(jié)系統，如恒轉矩控制系統。改變占空比，則繞組電壓的平均值變化，繞組電流也相應變化，從而實現轉速和轉矩的調節(jié)，這就是電壓斬波控制?？刂崎_通角θon和關斷角θoff。若與開關角有關的參數F不變，則ω正比于Us，改變其外施電壓就會改變電機的轉速[14]。開關磁阻電機基于線性模型的繞組電感的分段線性解析式為[13]： () () 根據能量守恒定律，在不考慮電路中電阻損耗、鐵芯損耗和轉子旋轉產生機械損耗的情況下，繞組輸入的電能We應等于結構中磁儲能Wf與輸出機械能Wn之和，即為： ()如果把電壓u和感應電勢e的參考方向選得一致，根據電磁感應定律，繞組電路的電壓方程為： （)繞組輸入的電能可由其端電壓、端電流計算，即為： ()將式()代入式()： ()機械能可由電磁轉矩T和角位移θ計算，即為： ()將式()和式()代入式()，則得: ()式()表明，對無損系統，磁儲能是由獨立變量ψ和θ表示的狀態(tài)變量，當θ為恒定值時，由式()得到一般轉矩計算式為： ()在考慮轉子處于任意位置時的電磁轉矩時，可以假設轉子無機械轉動，則由式()得： ()將式()代入式()，得： ()設磁路中無磁滯損耗，再假設磁路為線性磁路(這在氣隙不太小，磁路不太飽和時近似成立)，則磁鏈ψ。將磁鏈舉，用非線性函數近似擬合，函數的選取決定擬合的精確度。事實上，由于電機的雙凸極結構和磁路的飽和、渦流和磁滯效應所產生的非線性，加上電機運行期間的開關性和可控性，在電機運行期間繞組電感不是常數，而是電流和轉子位置角的函數。 The curve of real Performance of SRM、低起動電流從電源側吸收較少的電流，在電動機側得到較大的起動轉矩是本系統的一大特點。、成本低、適于高速開關磁阻電動機的突出優(yōu)點是轉子上沒有任何型式的繞組，成本低；轉子的機械強度高，電動機可高速運轉而不致變形；轉子轉動慣量小，易于加、減速。與此同時，B相定子齒極軸線BB39。此時，磁路的磁導小于定、轉子齒極軸線從AA39。它的定子上有八個齒極(即N=8)，每個齒極上繞著一個線圈，直徑方向上相對的兩個齒極上的線圈串連成一相繞組，轉子沿圓周有六個均勻分布的齒極，(即Nr=6)，齒極上沒有繞組。因此電機定、轉子的極數應當按使用的場合合理確定。另一方面，SRD作為典型的機電一體化系