【正文】 （） （） （） （） （）式中：—k相繞組電壓 —k相繞組電阻 —k相繞組電流 —k相繞組磁鏈 —轉(zhuǎn)子位置角 —角速度 —相繞組電磁轉(zhuǎn)矩 —SR電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 —SR電機(jī)相數(shù) —負(fù)載轉(zhuǎn)矩 —粘性摩擦系數(shù) —SR電機(jī)的轉(zhuǎn)子及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量式()為電機(jī)相繞組的電壓平衡方程，式()為電機(jī)相繞組的電磁轉(zhuǎn)矩方程，式()為電機(jī)的合成電磁轉(zhuǎn)矩方程，式（)為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡方程，式()為電機(jī)的轉(zhuǎn)速方程。是各相繞組電流和轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)，即： （）電機(jī)的磁鏈可用各相電感和電流的乘積表示： （） 其中，表示第k相自感，表示各相與第k相間的互感?？紤]互感影響時(shí)，可得： （）由式（)可見(jiàn)，由于考慮了各相繞組間的互感，電機(jī)的電壓平衡方程變得相當(dāng)復(fù)雜。當(dāng)忽略相間互感的影響時(shí)，既是相電流與轉(zhuǎn)子位置角度的函數(shù)，又是相繞組電感與的函數(shù)： （）將式()代入式()得下式： （） 上式表明，電源電壓與電路中三部分電壓降相平衡。其中，等式右端第一項(xiàng)為第k相回路中的電阻壓降，第二項(xiàng)是由電流變化引起磁鏈變化而產(chǎn)生的變壓器電動(dòng)勢(shì)，第三項(xiàng)是由轉(zhuǎn)子位置變化引起繞組中磁鏈變化而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)，它與電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換直接相關(guān)。根據(jù)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的基本原理，電機(jī)任一相的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩可以按下式求出： （）式中：為繞組的貯能；為繞組的磁共能，即為禍合磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子位置增量?jī)?nèi)的磁共能增量。于是有： （） 綜合以上各式，對(duì)于四相(8/6極)SR電機(jī)而言，假設(shè)：1）主電路電源的直流電壓保持不變；2)忽略鐵芯的磁滯和禍流效應(yīng)，即忽略鐵耗；3)電機(jī)各相參數(shù)對(duì)稱(chēng)，每相兩個(gè)線(xiàn)圈正向串聯(lián)，忽略相間互感?？梢缘玫接脿顟B(tài)方程表示的SR電機(jī)的數(shù)學(xué)模型； （）式中：，其中、為各相繞組電磁轉(zhuǎn)矩。各相非線(xiàn)性電感的表示式為： （）非線(xiàn)性電磁轉(zhuǎn)矩為： （）式中： 0 。該模型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可在實(shí)際中用于研究電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。第5章 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)MATLAB/SIMULINK仿真 SRD調(diào)速控制策略的研究 SR電機(jī)的運(yùn)行特性SR電機(jī)運(yùn)行特性可分為三個(gè)區(qū)域：恒轉(zhuǎn)矩區(qū)、恒功率區(qū)和自然特性區(qū)(串勵(lì)特性區(qū))，：，恒功率區(qū)轉(zhuǎn)速范圍為：，自然特性區(qū)轉(zhuǎn)速范圍為：，一般的調(diào)速區(qū)間為：。 SR電機(jī)典型運(yùn)行特性 在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，電機(jī)繞組反電勢(shì)小，因此需對(duì)電流進(jìn)行斬波限幅，也可以采用調(diào)節(jié)相繞組外加電壓有效值的方式，即PWM控制方式：在恒功率區(qū)，通過(guò)調(diào)節(jié)主開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通角和關(guān)斷角得到恒功率特性，稱(chēng)為角度位置控制方式；在自然特性區(qū)，電源電壓開(kāi)通角和關(guān)斷角均固定，由于自然特性和串勵(lì)直流電機(jī)的特性相似，故亦稱(chēng)為串勵(lì)特性區(qū)。、為各特性交接的臨界轉(zhuǎn)速，是SR電機(jī)運(yùn)行、設(shè)計(jì)和控制時(shí)要考慮的重要參數(shù)。是SR電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行于恒功率特性的臨界轉(zhuǎn)速，定義為SR電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，對(duì)應(yīng)功率即為額定功率；是能得到額定功率的最高轉(zhuǎn)速，恒功率特性的上限，可控條件都達(dá)到了極限，當(dāng)轉(zhuǎn)速再增加時(shí)，輸出功率將下降，亦稱(chēng)為第二臨界轉(zhuǎn)速。電機(jī)控制過(guò)程中，定子繞組輪流通電一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子極距。假定每相繞組開(kāi)關(guān)頻率為，轉(zhuǎn)子極數(shù)為，電機(jī)相數(shù)為，則SR電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速可表示為： （）SR電機(jī)運(yùn)行于自同步方式，它表明SR電機(jī)始終作在有位置反饋的狀態(tài)，SR電機(jī)各相繞組如何利用轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來(lái)通電激磁的方法，反映了電機(jī)運(yùn)行方式的本質(zhì)特點(diǎn)。從20世紀(jì)70年代至今，SR電機(jī)的控制策略從簡(jiǎn)單電流斬波控制、角度位置控制和PWM控制發(fā)展到全數(shù)字智能控制。隨著數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的出現(xiàn)，各種控制方式的組合控制可以發(fā)揮單獨(dú)控制的優(yōu)點(diǎn)，又可以彌補(bǔ)單一控制方式的不足。同時(shí)結(jié)合數(shù)字P1D控制，更好地實(shí)現(xiàn)了SR電機(jī)控制參數(shù)的最優(yōu)化、結(jié)構(gòu)最優(yōu)化和運(yùn)行性能的最優(yōu)化。數(shù)字PID控制 PID控制器基本原理PID控制器本身是一種基于對(duì)“過(guò)去”、“現(xiàn)在”和“未來(lái)”信息估計(jì)的簡(jiǎn)單控制算法。其控制規(guī)律為： （）其中，為比例系數(shù)、為積分時(shí)間常數(shù)、為微分時(shí)間常數(shù)。在微機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字PID，因此式()中的積分和微分項(xiàng)不能直接使用，需要進(jìn)行離散化處理。按模擬PID控制算法的算式()，現(xiàn)以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn)代表連續(xù)時(shí)間，以和式代替積分，以增量代替微分，則可作如下近似變換： （） 其中，為采樣周期。顯然，在上述離散化過(guò)程中，采樣周期必須足夠短，才能保證有足夠的精度。為書(shū)寫(xiě)方便，將簡(jiǎn)化表示成等，即省去。將()代入式()，可得離散的PID表達(dá)式為: （）根據(jù)遞推原理可得： （） 用式(44)減式(45)，可得： （） 其中， 式中：為比例增益，為積分增益，為微分增益，為積分時(shí)間常數(shù)，為微分時(shí)間常數(shù)，為采樣時(shí)間。我們可以通過(guò)式()進(jìn)行數(shù)字PID計(jì)算。 SRD的仿真研究本節(jié)根據(jù)以三相結(jié)構(gòu)電機(jī)為例，對(duì)SRD系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，SRD系統(tǒng)的仿真模型包括SR電機(jī)模型、SRD系統(tǒng)模型、逆變器的模型和控制器的模型等。： SR電機(jī)模型在第四章我們建立了SR電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。首先根據(jù)式()。(6/4極)SR電機(jī)模型。 SR電機(jī)仿真模型 A相繞組的仿真模型 SRD系統(tǒng)模型。圖中，為激勵(lì)電壓，為電機(jī)的負(fù)載，示波器和分別用來(lái)輸出合成轉(zhuǎn)矩和電流波形。 SRD系統(tǒng)的仿真模型 PID控制器的仿真模型 電流控制器模型 電流控制器的仿真模型 角度變換仿真模型基于以上建立的SRD系統(tǒng)的仿真模型，SR電機(jī)的參數(shù)?。?，,。對(duì)電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速時(shí)的電流和合成轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了仿真。，由波形可以看出，在激勵(lì)相同時(shí)，負(fù)載越大，電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越大。而相同負(fù)載，激勵(lì)越大，轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)也越大。 A相電壓仿真波形 ，其中。由以上波形分析可知數(shù)學(xué)模型與仿真結(jié)果吻合。結(jié) 論開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(SRD)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、效率高、調(diào)速性能優(yōu)良等特點(diǎn)，是一種極具廣闊前景的新型高效節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)。本文的主要工作是在深入學(xué)習(xí)了SR電機(jī)非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型，探討了SRD的全數(shù)字控制策略，并進(jìn)行了仿真。通過(guò)仿真較準(zhǔn)確的說(shuō)明了數(shù)學(xué)模型的可行性。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專(zhuān)業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時(shí)增強(qiáng)了分析和解決了實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。同時(shí)，也培養(yǎng)了自己嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。當(dāng)然，但由于SRD是一種新的調(diào)速系統(tǒng)，且繞組具有嚴(yán)重的非線(xiàn)性，SRD及其控制系統(tǒng)的理論和方法仍不夠完善。此外，設(shè)計(jì)中肯定還有其他不足和紕漏之處，請(qǐng)老師給予指正。46參考文獻(xiàn)[1] [M].[2] [M].[3] [M].[4] [M].[5] [M].1994年5月[6] 章衛(wèi)國(guó)，[M].[7] 章云，謝莉萍，[M].[8] [M].[9] [M].[10] 武興華，賈好來(lái)，[J].,. 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P102}PI05致 謝時(shí)光如梭，歲月如箭，大學(xué)時(shí)光在不知不覺(jué)中已經(jīng)渡過(guò)，有過(guò)得意，也有過(guò)失意。回想在其中的學(xué)習(xí)和生活，雖然沒(méi)有全部按照以前安排的那樣，也并非每一事都達(dá)到了目標(biāo)，但總的來(lái)說(shuō)還不算蹉跎歲月，問(wèn)心可以坦然。也知道現(xiàn)在自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，對(duì)也專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō)，或許只是專(zhuān)業(yè)常識(shí)。這篇論文是在我的指導(dǎo)老師親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。你嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，瞿老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。你不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向瞿老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。你一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，你循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。其次還要感謝大學(xué)所有的老師，是你們給我傳授了知識(shí)，從基礎(chǔ)學(xué)科到專(zhuān)業(yè)知識(shí)，現(xiàn)在回想起如同昨日，時(shí)間易失，歲月難得。然后感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來(lái)到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。仿佛就在昨天，大家珍重。我們?cè)谝黄鸬娜兆?，我?huì)記一輩子的。 謝謝你們、我的朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。學(xué)生簽名：日 期 2010年6月湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）46