基于dsp的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速特性的實(shí)現(xiàn)(參考版)
2025-06-21 15:22本頁面
【正文】 3(2): 205222[12] 王炎. 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究：[博士論文] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱，2000[13] 詹瓊?cè)A等. 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)電容式位置檢測(cè)技術(shù). 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，1999,14（3）：1~5[14] 邱亦慧等. 無位置傳感器開關(guān)磁阻電機(jī)的無反轉(zhuǎn)起動(dòng)研究. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2001,16（2）：18~22[15] 邵貝貝等．Motorola DSP 型16位單片機(jī)原理與實(shí)踐．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003[16] DSP56F801/803/805/807 16Bit Digital Signal Processor User’s Manual． Motorola Inc，2001[17] DSP56F801/803/805/807 16Bit Digital Signal Processor User’s Manual． Motorola Inc，2001[18] 李廣海等. IPM驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的研究．電子技術(shù)應(yīng)用，2004,（12）：43~45[19] 劉風(fēng)君編著．逆變器用整流電源．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1] 吳建華. 開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[2] 王宏華. 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1998[3] etal．開關(guān)型磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的近期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)．開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)譯文集．西安微電機(jī)研究所，1998：1~5[4] 郭文恒．基于TMS320F240的開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)：[碩士論文]，北方交通大學(xué)，北京：2002[5] 紀(jì)良文等. 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)及其新型控制策略研究：[博士論文] 浙江大學(xué)，浙江，2002[6] ，2002，6（1）：1~6[7] Luis Oscar de Araujo Porto Henriques et of an Offline Learning Current Modulation for TorqueRipple Redution in Switched Reluctance Motors: Design and Experimental Evaluation. IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2002。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我還有幸得到同學(xué)們的大力幫助，正因?yàn)橛辛怂麄?，我才能克服各種困難，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文。他淵博的知識(shí)，深邃的思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格、平易近人的處事態(tài)度和幽默風(fēng)趣的話語，讓我在學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問題時(shí)感到無比的輕松和愉快。在這段時(shí)間里，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，在課題選定、理論指導(dǎo)和方案的論證上，老師都對(duì)我進(jìn)行了精心的指導(dǎo)和耐心的鼓勵(lì)，使我能夠堅(jiān)持到底，畢業(yè)設(shè)計(jì)有了圓滿的結(jié)果。通過理論分析，獲取了開關(guān)磁阻電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了電機(jī)速度調(diào)節(jié)。經(jīng)過一段時(shí)間的努力和指導(dǎo)老師的大力幫助，本文主要完成了：⑴設(shè)計(jì)了基于DSP56F803的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)通用的硬件電路以及功率變換器及其驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，電機(jī)保護(hù)等功能。一方面要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與負(fù)載的協(xié)調(diào)配和，一方面要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的快速、穩(wěn)定、平滑的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中要求超調(diào)小，無靜差。4 結(jié)論作為一種新型的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電機(jī)兼有直流電機(jī)和交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)SRD調(diào)速系統(tǒng)是為了滿足特殊場(chǎng)合對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的需求。按此公式，可求得Cs=，Rs=3Ω。(3)主開關(guān)管的保護(hù)吸收電路可以抑制關(guān)斷浪涌電壓和續(xù)流二極管恢復(fù)浪涌電壓，吸收電路原理如圖20所示。其續(xù)流路徑如圖17所示。2）斬單管 在相導(dǎo)通期間，保持一個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通，調(diào)制信號(hào)作用于另一個(gè)開關(guān)管上。相電流經(jīng)電源續(xù)流，其續(xù)流路徑如圖16所示。圖14 IPM模塊連接線路圖(2)功率變換電路工作模式分析 圖15 斬雙管PWM控制續(xù)流路徑圖16 斬單管PWM控制續(xù)流路徑對(duì)于不對(duì)稱半橋結(jié)構(gòu)的功率變換器，調(diào)制繞組上的電壓有斬雙管和斬單管兩種方法，控制原理見圖17。這樣結(jié)構(gòu)緊湊，成本也不高。由于所選用的IPM模塊內(nèi)包含兩個(gè)IGBT，所以每個(gè)IPM模塊均有一個(gè)IGBT沒有使用。在已知SR電機(jī)額定功率PN的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，則電流額定值近似為：最大峰值電流為：根據(jù)市場(chǎng)已有規(guī)格，本課題選用的200A/1200V IPM模塊作為系統(tǒng)主開關(guān)器件。電阻RR2的計(jì)算：整流輸出的最大電壓為537V，則可選RR2電阻值為100KΩ，功率為5W。本系統(tǒng)選取電容參數(shù)為5600181。F，則取C=3300181。功率為30KW，輸入交流相電壓為220V，頻率50Hz，若按效率為85%計(jì)算，則輸入電流為：假定允許40V峰峰值紋波電壓，并且電容要維持電平的時(shí)間為整流輸出波形的半個(gè)周期，即1/600s=。（考慮到以后增大電機(jī)容量，本系統(tǒng)所有器件參數(shù)均按30KW的SR電機(jī)選?。┮噪姍C(jī)效率為85%計(jì)算，則電容上的電流有效值為：設(shè)流過二極管的電流相平衡，則流過二極管電流的有效值（ID）可以按如下公式計(jì)算：根據(jù)2~3倍裕量，可選擇整流二極管為110A/1600V。當(dāng)充電電壓接近額定值時(shí)，接觸器閉合，把R短路減小電路損耗。在系統(tǒng)加電的瞬間，為了防止濾波電容開始充電所引起的過大的浪涌電流，需要采取一定的措施，本系統(tǒng)采用了電阻接觸器并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)中使用的整流電路為三相三線制電路，分為二極管整流部分和電容濾波部分。主電路包括兩部分：整流電路、功率變換電路。 整流電路圖13 SRD系統(tǒng)主電路原理圖本文控制對(duì)象為三相12/8極SR電機(jī)，選用不對(duì)稱半橋功率變換器，主開關(guān)器件為IPM模塊。兩者相比較，軟件保護(hù)不需增加硬件，簡便易行，但可能影響保護(hù)的快速性。圖12 鍵盤電路 功率變換器的設(shè)計(jì)軟件保護(hù)基本思路是：IPM發(fā)生故障時(shí)，故障信號(hào)輸入控制器。本系統(tǒng)結(jié)合DSP的外部中斷管腳IrqA，IrqB，一共包括6個(gè)按鍵，分別為：復(fù)位鍵、起動(dòng)鍵，正反轉(zhuǎn)鍵、參數(shù)輸入鍵、斜率輸入鍵、空載轉(zhuǎn)速輸入鍵。由于DSP56F803的PWM模塊控制十分方便，通過適當(dāng)?shù)目刂?，可以完成相通斷功能，所以邏輯綜合電路里少了相通斷信號(hào)。圖11只畫出了電流上限值（D/Amax）D/A轉(zhuǎn)換電路，下限值（D/Amin）轉(zhuǎn)換電路與此相同，只是選通信號(hào)用GPIOE3。其電流斬波波形如圖10所示。當(dāng)IaD/Amax時(shí)，R1=1，S1=0，Iaout=0；IaD/Amin時(shí)，S1=1，R1=0，Iaout=1；D/AmaxIaD/Amin時(shí)，S1=0,R1=0，Iaout不變；S1=1,R1=1的情況不存在。圖9 電流上下限斬波波形RS1分別表示實(shí)際電流值與斬波上限和下限電流值相比較的結(jié)果。（2）電流采集及斬波電路 圖8 電流采集與斬波原理圖圖9為一相的電流采集與斬波電路原理圖，其中的LEM為霍爾電流傳感器，檢測(cè)到的電流經(jīng)過放大后分為兩路信號(hào)，一路輸入到DSP的A/D轉(zhuǎn)換模塊，用AN1代表，另外一路與DSP輸出的電流斬波值做比較。LM339對(duì)位置信號(hào)起著緩沖和整形作用。信號(hào)檢測(cè)電路利用DSP56F803的相位檢測(cè)器的脈沖捕捉功能及輸入狀態(tài)監(jiān)視功能，讀取位置信號(hào)的狀態(tài)和捕捉位置信號(hào)產(chǎn)生的脈沖，完成轉(zhuǎn)速計(jì)算及電機(jī)起動(dòng)、換相。綜上所述，在本系統(tǒng)中DSP資源利用如下：（1）起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、參數(shù)輸入鍵，角度信號(hào)：通用輸入輸出口（GPIO）（2）電壓斬波輸出和
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