【正文】 模塊與運行模塊是兩個主要模塊。啟動模塊實現(xiàn)開關磁阻電機的軟啟動，在轉速達到50rpm時認為電機已經(jīng)正常開啟，系統(tǒng)轉入正常的運行狀態(tài)。運行模塊實現(xiàn)SR電機的正常運行，根據(jù)給定的速度值，同當前電機轉速比較給出控制值，調節(jié)電機的轉速。除了兩個主要控制模塊，但是系統(tǒng)還需要許多輔助模塊的配合才能正常運行。HSI中斷模塊負責對來自電機的位置信號進行檢測，獲得位置信息及檢測信息。HSO中斷模塊負責根據(jù)來自HSI中斷模塊的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的開通角、關斷角控制策略確定每一相的通斷時刻，并給出相應的觸發(fā)信號到開關器件的控制端。鍵盤及顯示模塊負責接受來自控制者的控制信息，并將SRD的控制信息、當前狀態(tài)顯示到LED上，實現(xiàn)控制者和系統(tǒng)的交互。在系統(tǒng)運行過程中如果出現(xiàn)異常，控制系統(tǒng)將轉至出錯處理模塊，先關閉高速輸出口，使SR電機自由停機，再輸出復位信號將196CPU復位，然后等待系統(tǒng)指令，準備再次啟動。 主程序流程[12]主程序流程如圖59所示：圖 59 主程序流程圖 初始化模塊初始化模塊主要完成以下功能：1)具有復用功能的I/O引腳的選擇和設置。本系統(tǒng)中要用到四個HSO口，、因此要設置IOCl、IOC0寄存器的相關位指定其為HSO口，并且選擇其輸出頻率為23．6kHz(系統(tǒng)時鐘為12MHz時)。2)各種中斷功能的選擇及其設置。本系統(tǒng)中要用到的中斷有：外部鍵盤的中斷，HSI口的中斷以及定時器1的定時中斷。其中外部鍵盤的中斷選擇INT口作為中斷源，所以應設置相應的寄存器允許EXINT中斷。HSI口的中斷方式選擇為方式2，即當有上跳變信號發(fā)生時，發(fā)出HSI中斷。這樣可以實現(xiàn)P、Q的兩個上跳變信號引發(fā)中斷，進入相應的中斷處理。3)鍵盤顯示接口的初始化。包括鍵盤的方式選擇，工作時鐘的確定，顯示方式的設定等。本系統(tǒng)使用譯碼掃描按鍵，顯示部分選擇8個字符顯示，左入口。4)中斷屏蔽寄存器INTMASK的設置，中斷登記寄存器INTPENDING的清零。5)系統(tǒng)變量的初始化：包括開通角和關斷角、模式切換標記、轉速預設值等等。6)開中斷。初始化模塊如圖510所示： 起動模塊SR電機起動時，相繞組的通電時間長，從而造成相電流周期長、磁鏈及電流峰值大，容易導致功率變換器主電路中的主開關器件的損壞。因此，PWM調壓控制中的占空比不能在起動階段一下子加大，而必須采用軟起動的方法，在本程序中采用循環(huán)累加的方法逐步加大占空比，同時在加速過程中實時檢測電動機的轉速，當電機轉速大于100rpm時，認為起動階段已經(jīng)結束。由于開始啟動時HSI口的狀態(tài)沒有變化，無法產(chǎn)生中斷，因此要通過查詢當前HSI口的狀態(tài)來確定通斷邏輯，起動電動機，以后的換相由HSI 圖 510 初始化模塊流程圖口的中斷處理程序控制。流程圖見圖511所示[20]：SR電機起動時，相繞組的通電時間長，從而造成相電流周期長、磁鏈及電流峰值大，容易導致功率變換器主電路中的主開關器件的損壞。因此，PWM調壓控制中的占空比不能在起動階段一下子加大，而必須采用軟起動的方法，在本程序中采用循環(huán)累加的方法逐步加大占空比，同時在加速過程中實時檢測電動機的轉速，當電機轉速大于100rpm時，認為起動階段已經(jīng)結束。由于開始啟動時HSI口的狀態(tài)沒有變化，無法產(chǎn)生中斷，因此要通過查詢當前HSI口的狀態(tài)來確定通斷邏輯，起動電動機，以后的換相由HSI口的中斷處理程序控制。圖 511 起動模塊 運行模塊系統(tǒng)正常起動后即進入運行模塊。運行模塊是本系統(tǒng)程序的主要部分，主要是用來保證系統(tǒng)在給定的轉速下正常運行?？刂扑惴ú捎玫谖逭碌贸龅哪：刂破鞯淖赃m應算法來實現(xiàn)，見圖512[12]。 中斷模塊 HSI口中斷處理程序該程序是由電機旋轉時位置信號發(fā)生變化引起的高速輸入口狀態(tài)的跳變觸發(fā)的。其功能包括：讀取HSI口的狀態(tài)及中斷響應發(fā)生的時刻，根據(jù)系統(tǒng)的正、反轉運行標記選擇相應的邏輯判斷表做出判斷，然后調用HSO通道控制子程序完成HSO通道相應事件的寫入工作，最后恢復中斷現(xiàn)場退出中斷。見圖513。圖 512 運行模塊 圖 513 HSI 中斷處理程序 鍵盤中斷處理處理程序鍵盤中斷處理程序主要完成以下功能：讀取鍵值，然后通過查詢鍵值表判斷應調用的命令處理予程序(起動、停止、復位、速度設定、加速、減速等)，最后恢復現(xiàn)場后退出中斷處理程序。圖514所示為鍵盤中斷處理子程序。 HSO控制子程序本程序是通過讀取輸出狀態(tài)寄存器以及換相時間寄存器的值，并根據(jù)這些值設定給HSO事件寄存器的命令，需要關斷的通道要根據(jù)換相時間賦 圖514 鍵盤中斷處理子程序 圖515 HSO控制子程序予不同的事件執(zhí)行時間，圖515為HSO控制予程序。 本章小結本章基于80C196KC單片機簡單進行了系統(tǒng)硬件和軟件設計。不論硬件部分還是軟件部分，都是先對系統(tǒng)總體框架進行敘述，然后針對一些主要部件或模塊進行了研究。結論結論本文在研究過程中主要成果及結論有：首先通過對大量文獻資料的閱讀與學習，全面總結和分析了當前開關磁阻電機調速系統(tǒng)的發(fā)展狀況和前景，闡述了在現(xiàn)代傳動領域中，對比其他調速系統(tǒng)，開關磁阻電機特有的幾大優(yōu)勢及主要的研究熱點，進一步明確了加強對開關磁阻電機調速系統(tǒng)進行研究的意義。本文對開關磁阻電機工作原理，線性，準線性模型進行了研究，并對開關磁阻電機調速系統(tǒng)的組成進行了研究和分析。在第三章對PID控制及模糊控制進行了基本理論的概述。對當前應用日益廣泛的模糊(fuzzy)控制算法在開關磁阻電機調速系統(tǒng)中的應用做了階段性的研究與分析，得出模糊控制算法比傳統(tǒng)算法更具優(yōu)越性的結論。尤其對于像開關磁阻電機調速系統(tǒng)這種非線性系統(tǒng)，模糊控制不失為一種先進的控制算法。之后基MATLAB/simulink對開關磁阻電機調速系統(tǒng)的PI控制，模糊控制及其該進型進行了仿真研究，最終得出結論：基于模糊改進型控制器能取得良好的控制效果，即超調量小，響應速度快，穩(wěn)態(tài)性能好。最后基于80C196KC芯片對開關磁阻電機調速系統(tǒng)的硬件及軟件系統(tǒng)進行了簡單的設計。參考文獻參考文獻1 ：機械工業(yè)出版社1995,22492 ：機械工業(yè)出版社，2000，13273 謝春林．開關磁阻調速電動機的發(fā)展及應用前景探討．機電信息．2002：11124 ：化學工業(yè)出版社，5 李俊卿，李和明．開關磁阻電機發(fā)展綜述．華北電力大學學報．2002，29(3)：12146 易繼鍇，：北京工業(yè)出版社，7 ：北京交通大學，20078 韓竹利，：9 閆廣濤，段承先．基于Matlab／Simulink的開關磁阻電機調速系統(tǒng)的仿真研究．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟．200710 紀志成，薛花．基于Matlab的開關磁阻電機控制系統(tǒng)仿真建模研究．系統(tǒng)仿真學報．V01．17 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陳昊，開關磁阻電機功率變換器主電路研究．電力電子技術，Vol．3，No．6，2000致謝致謝在此論文完成之際，我要對給予我耐心指導的老師表達我最誠摯的謝意。本論文是在臧老師的悉心指導下完成的。在幾個月的畢業(yè)設計過程中，老師嚴格的要求、耐心的指導讓我受益匪淺，老師深入淺出的指導使我從未知走向已知，從選定設計題目到指定參考資料，從建筑論文框架到答疑解惑，每一步都飽含著老師的悉心指導和殷切希望，他治學嚴謹，一絲不茍的精神鼓舞我向上，他淵博的知識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度更是讓我欽佩不已。在老師的幫助下，我的畢業(yè)設計才得以順利進行，而且還使我熟練了計算機操作技術，增長了不少見識。所有這一切都將有益于我今后的成長和發(fā)展。在此次設計中，還得到了很多同學的幫助，在這里向他們致以衷心的感謝。同時，在設計過程中還參考了許多的文獻和資料，在此向其作者表示感謝！衷心感謝電氣工程學院的全體老師對我的辛勤培養(yǎng)，為我的畢業(yè)設計奠定了理論基礎。附錄1附錄附錄1 開題報告一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義1. 國外研究動態(tài) SR電機的概念最早提出可追溯到19世紀40年代，1842年，英國Aberdeen和Dafidson用兩個U型電磁鐵制造了由蓄電池供電的機車電動機，但因電路斷開時沒有釋放能量的續(xù)流二級管電路，以及采用的機械開關控制電磁鐵的輪流通電，電動機的性能不高。在此后100多年內，SR電機都沒得到重視和發(fā)展。20世紀60年代，大功率晶閘管的出現(xiàn)為SR電機的研究發(fā)展提供了重要的物質條件。1967年，英國的Leeds大學開始對SR電機進行深入研究，研究結果表明：SR電機可在單向電流下四象限運行；功率變換器無論用晶體管還是普通晶閘管，所需的開關數(shù)都是最少的，電動機成本也明顯低于同容量的感應電動機。1973年，英國Nottingham大學對此進行大量研究工作，1975年，上述兩所大學的研究小組聯(lián)合研制了用于電動汽車的50kWSR電機裝置，其單位輸出功率和效率都高于同類的感應電動機驅動裝置，同時美國福特公司也研制出SRD，其結構為軸向氣隙電動機、具有電動機和發(fā)電機運行狀態(tài)和較寬范圍調速能力，適合于蓄電池供電的電動車輛傳動。這充分表明SRD很有發(fā)展前途[3]。 1980年，Leeds大學的Lawrenson教授及其同事總結了自己的研究成果，發(fā)表了著名論文“Variable．Speed Switched Reluctance MotoK變速開關磁阻電動機，這標志著SR電機得到國際社會的承認。該論文闡述了SR電機的基本原理與設計特點，研究了SR電動機的特性及其控制方式。1983年，英國TASC Drives有限公司將世界第一臺開關磁阻電動機一Oulton傳動裝置(7．5kW，1500r／rain)商品投放市場，1984年，又推出了2kW四個規(guī)格的系列產(chǎn)品。原聯(lián)邦德國在1984年至1986年期間也先后完成了1．5kW樣機的試制。SR電機問世不久便引起全國電氣傳動界的廣泛重視，除英國外，美國，加拿大，前南斯拉夫，埃及，土耳其等許多國家也都在積極開展SR電機的研究工作。美國空軍和CE公司聯(lián)合開發(fā)了航空發(fā)動機用SRD啟動發(fā)電機系統(tǒng)，有30kW、270V、最大轉速為52000r／min和250kW、270V、最大轉速為23000r／min兩種規(guī)格，取得了良好的應用效果。加拿大，前南斯拉夫在SR電機的運行理論，電磁場分析等方面做了大量研究工作。埃及則對小功率的單相，兩相開關磁阻電機的結構，起動性能等方面進行了許多研究。一些學者還研究了新型結構的SR電機，如盤式SR電機，外轉子式SR電機，直線式SR電機f21和無位置傳感器式SR電機等。2．國內發(fā)展情況從1984年開始，我國許多單位先后開展了SR電機的研究工作，如北京紡織機械研究所，華中理工大學，南京航空航天大學，東南大學，福州大學，華南理工大學及浙江大學等，且SR電機被列入中小型電機“七五科研規(guī)劃項目。在借鑒國外經(jīng)驗的基礎上，我國SR電機的研究進展很快，對SR電機的控制，仿真，設計理論和電磁場數(shù)值分析等都做了許多工作，在國際，國內刊物和會議上發(fā)表了許多篇論文。近20年來，SR電機的研究在國內外取得了很大的發(fā)展，就我國國情,要使SR電機被人們普遍采用還需要廣大的科研人員和研制單位做大量艱苦的推廣工作。目前，我國已研制了50kW,30kW等20多個規(guī)格的工業(yè)產(chǎn)品樣機在紡織機械，毛巾印花機，澤爾漿紗機，多功能蒸煮聯(lián)合機以及輕型龍門刨床和食品加工機械等方面的應用中取得良好的效果。2000年，國內100kW以上的SR電機已經(jīng)應用于煤礦的采煤機，已將180kW的SR電機應用地鐵機車的牽引，并已形成了一些SRD系列商品，最大功率達幾十到上百千瓦[4]。 開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor簡稱SRM或SR電機)調速系統(tǒng)是20世紀80年代中期發(fā)展起來的一種新型交流調速系統(tǒng)，因SR電機結構簡單、堅固，工作可靠，效率高，所以它構成的開關磁阻電機調速系統(tǒng)(Switched Reluctance Drive—簡稱SRD)運行性能和經(jīng)濟指標都很好，具有很大的應用潛力[2]。因此近年來，它在交流調速領域異軍突起，發(fā)展頗為迅速，成為當代電氣傳動領域的熱門課題之一。