【正文】 SRM 三相6/4極 SRM 的結(jié)構(gòu)原理圖SRM 電動機可以設計成單相，三相，四相或更多結(jié)構(gòu)，且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。目前應用較多的是三相6/4極結(jié)構(gòu)，三相12/8極結(jié)構(gòu)和四相8/6結(jié)構(gòu)。由于SRM電動機繞組電流是單相的，使得功率變換器主電路不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且相繞組與主開關(guān)器件是串聯(lián)的，可以避免直通短路危險?？刂茊卧?SRD系統(tǒng)的核心部分，其作用是綜合處理速度指令，速度反饋信號及電流傳感器，位置傳感器的反饋信息，控制功率變換器中主開關(guān)器件的通斷，實現(xiàn)對 SR電機運行狀態(tài)的控制。 開關(guān)磁阻電機工作原理 SRM運行過程分析SRM電動機的運行遵循“磁阻最小原理”——磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合。SRM在結(jié)構(gòu)上與反應式大步距角步進電機相似，定、轉(zhuǎn)子均為齒槽結(jié)構(gòu)，由硅鋼片疊壓而成，定子上有簡單的集中繞組，轉(zhuǎn)子無任何繞組，亦無永磁，定、轉(zhuǎn)子齒極數(shù) Ns、Nr不等，定子上每徑向相對的繞阻串聯(lián)構(gòu)成一相繞組，故相數(shù)m=Ns/2。目前常用的是8/6，6/4兩種結(jié)構(gòu)。當A組繞組單獨通電時，通過導磁體的轉(zhuǎn)子凸極在AA。 軸線重合的位子，如圖2a)所示。 軸線上建立磁路，因為此時轉(zhuǎn)子并不處于磁阻最小位置，磁阻轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動到2b)的位置。當C相斷電，D相通電后，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)到圖2d)位置。不斷按照這個順序換相通電，電動機就會連續(xù)轉(zhuǎn)動。由此還可以得出一個結(jié)論：改變電動機轉(zhuǎn)向與電流方向無關(guān)，而只與通電順序有關(guān)。因此如果能控制開關(guān)磁阻電動機的換相、換相順序和電流大小，就能達到控制該電動機的目的。若與開關(guān)角有關(guān)的參數(shù)無關(guān)，則正比于，改變其外施電壓就會改變電機的轉(zhuǎn)速。SR電動機的控制方式主要針對以上幾個可控變量來進行控制，一般分為:角度位置控制方式(Angular Position Control，簡稱APC控制)、電流斬波控制方式(Chopped Current Control，簡稱CCC控制)和電壓PWM控制方式。（ＡＰＣ）在直流電壓的斬波頻率和占空比確定時，加于相繞組兩端的電壓大小不變的情況下，可通過調(diào)節(jié)SR電動機的主開關(guān)器件的開通角,和關(guān)斷角的值，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和速度的調(diào)節(jié)，此種方法便稱之為角度位置控制(APC)。角度位置控制是通過控制開通角,和關(guān)斷角來改變電流波形以及電流波形與繞組電感波形的相對位置，這樣就可以改變電動機的轉(zhuǎn)矩，從而改變電動機的轉(zhuǎn)速。改變開通角，可以改變電流的波形寬度、電流波形的峰值和有效值大小以及電流波形與電感波形們相對位置；改變關(guān)斷角一般不影響電流峰值，但可以影響電流波形寬度以及與電感曲線的相對位置，電流有效值也隨之變化，因此同樣對電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響，只是其影響程度沒有那么大。 但是，角度位置控制不太適用于低速。(CCC) 在SR電動機起動、低、中速運行時，電壓不變，旋轉(zhuǎn)電動勢引起的壓降小，電感上升期的時間長，而的值卻相當大。 一般在低速運行時，將使電機的開通角和關(guān)斷角保持不變，而主要靠控制斬波電流的大小來調(diào)節(jié)電流的峰值，從而起到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的目的，工作在CCC方式下的斬波電流波形如圖31所示。經(jīng)時間，或電流降至斬波電流下限值時，重新導通(稱斬波導通)，重復上述過程，則形成斬波電流波形，直至時實行相關(guān)斷，電流衰減至零。起動斬波模式是在SR電機起動時采用的，此時要求轉(zhuǎn)矩要大，同時又要限制相電流峰值，故通常固定開通角和關(guān)斷角，導通角值相對較大；定角度斬波模式通常在電機起動后，低速運行時采用，導通角值保持不變，但值限定在一定范圍內(nèi)，相對較??；而變角度斬波模式通常在電機中速運行時采用，此時通過電流斬波、開通角、關(guān)斷角的同時起作用來進行轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。改變占空比，則繞組電壓的平均值將會變化，進而間接改變相繞組電流的大小，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，這就是電壓斬波控制。 電壓控制時的相電流波形電壓PWM控制通過調(diào)節(jié)相繞組電壓的平均值，進而能間接地限制和調(diào)節(jié)相電流，因此既能用于高速調(diào)速系統(tǒng)，又能用于低速調(diào)速系統(tǒng)。其它特點則與電流斬波控制方式相反，它適合于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，抗負載擾動的動態(tài)響應快，缺點是低速運行時轉(zhuǎn)矩脈動較大。第三章 控制器設計 TMS320LF2407DSP是TI公司專門針對電機，逆變器，機器人等控制而設計的，它配備了完善的外圍設備（如補貨單元,PWM單元，A/D單元，SPI等），不論是從計算速度，精度或是性價比上，還是從其發(fā)展前景上來考慮，TMS320LF2407都優(yōu)于傳統(tǒng)的951單片機，所以本設計采用TMS320LF2407替代傳統(tǒng)的51單片機來作為主控單元。該單元主要包括ＴMS320LF2407處理器，位置檢測電路，電流檢測電路，及邏輯組合電路等。電源橋式整流功率變換主電路SRMDSP位置傳感器位置信號處理電路電流檢測電路IGBT驅(qū)動電路驅(qū)動電路驅(qū)動電路相通斷信號PWM信號 控制系統(tǒng)框圖下面簡單介紹一下位置檢測電路，電流檢測電路及邏輯組合電路。 轉(zhuǎn)子位置檢測電路 電流檢測電路 TMS320LF2407內(nèi)有兩個10位8通道A/D轉(zhuǎn)換器，每次Ａ/D轉(zhuǎn)換最長時間66μs，兩個轉(zhuǎn)換可以并行工作，轉(zhuǎn)換結(jié)果存在一個兩級FIFO寄存器中，模擬輸入引腳ADCN00~ADCN07屬于模擬轉(zhuǎn)換單元1，ADCN16屬于模擬轉(zhuǎn)換單元2. 電流檢測采用兩個磁場平衡式霍爾電流傳感器（LEM模塊），電流傳感器的輸出經(jīng)比例調(diào)節(jié)電路變換至合適的范圍后，輸入到DSP的ADCN01,ADCN02引腳。設置IOPE16為I/O口功能，分別輸入到GAL16V8的六個管腳，結(jié)合PWM電路產(chǎn)生的PWM信號，同時將過電流檢測信號(設為S信號)接到邏輯模塊上進行相與，結(jié)合與門的特點，有0則是0，全1為1,0和1分別表示高低電平，將三者經(jīng)過邏輯綜合后，輸入到驅(qū)動電路里面，邏輯電路有6路輸出分別接到6個驅(qū)動電路模塊里面，來控制相導通開關(guān)，因為該模塊是可編程邏輯模塊，對其進行編程為：令輸出管腳F1=A3amp。S F2=B3amp。S F3=A4amp。S F4=B4amp。S F5=A5amp。S F6=B5amp。S （其中S信號為過流檢測信號）具體的邏輯電路如下圖所示： 邏輯組合電路第四章 功率變換器設計 功率變換器簡介 功率變換器是直流電源和SRM的接口，起著將電能分配到SRM繞組中的作用，同時接受控制器的控制。功率變換器應能快速從電源接收能量，也要能迅速向電源回饋電能。在整個系統(tǒng)中，功率變換器的成本的比重很大，因此有必要對開關(guān)磁阻電機功率變換電路的分類、功率電子器件的選用、參數(shù)設置進行探討。 功率開關(guān)器件的選擇功率電子器件在調(diào)速系統(tǒng)及各種功率變換電路中運用廣泛，以開關(guān)方式工作的電力電子器件是開關(guān)磁阻電機功率變換電路的基礎及核心，大功率開關(guān)器件的選擇對功率變換電路、控制電路的復雜程度以及系統(tǒng)的整體性能都有很大的影響，采用不同的功率變換器件產(chǎn)生不同結(jié)果，因此，弄清楚功率器件的特性是合理選擇器件的基礎。（2） 雙極型功率晶體管（GTR）：是目前應用最為廣泛的開關(guān)器件。雙極型功率品體管（GTR）用于電路中，均工作于飽和、截止狀態(tài)（即開關(guān)狀態(tài)），由驅(qū)動電路向GTR的基極提供足夠量的基極電流，GTR飽和，基極信號消失，則GTR截止。（3） 可關(guān)斷晶閘管（GTO）：可關(guān)斷晶閘管GTO保持了晶閘管的優(yōu)點，而克服了晶閘管的缺點，可自控關(guān)斷。由于給GTO提供較大的反向門極電流不是一件容易的事情，所以選用可關(guān)斷晶閘管作為功率電路的開關(guān)并不理想但其最大連續(xù)運行期間的溫度為125℃，比GTR的150℃低，其驅(qū)動和關(guān)斷要求高，必須在低電壓回路發(fā)出突變的觸發(fā)信號。（4） 功率場效應晶體管（Power MOSFET）：也稱單極型晶體管，是一種高性能的自關(guān)斷器件，與各種雙極型器件相