机电控制作业--开关磁阻电机及matlab仿真
基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模研究
Reference speed
Speed controller io*
PI controller
Current co n tro l l e r
speed
p o si ti o n
Current controller
Angle sel e cti on Angle selection
i a,i b,i c
1 SRM 的数学模型
6/4 三相 SRM 是一个高阶、非线性、强耦合的多变量 系统，绕组电流的非正弦与铁心磁通密度的高饱和是 SRM 运行的两大特点[7]。为了便于分析，假定：
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系统仿真学报
Vol. 17 No. 4 Apr. 2005
(1) 三相绕组对称，每相的两个线圈作正向串联，忽略
效性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。
关键词：开关磁阻电机 (SRM)；仿真建模；Matlab；角位置控制 (APC)；电流斩波控制 (CCC)
文章编号：1004-731X (2005) 04-1015-07
中图分类号：TM352
文献标识码：A
Study on Modeling and Simulation of Switched Reluctance Motor Control System Based on Matlab
2.2 速度控制模块
为实现 SRM 性能的快速预测与优化设计，本文在分析 SRM 数学模型的基础上，借助于 Matlab 强大的仿真建模能 力，利用 Simulink 中内含的功能元件，提出了一种基于 Matlab/Simulink 建立 SRM 控制系统仿真模型的新方法，有 效克服了现有 SRM 建模方法存在的不足。其基本思想是： 将 SRM 电 机 控 制 系 统 的 功 能 单 元 模 块 化 ， 在 Matlab/Simulink 中建立独立的功能模块：SRM 本体模块、 速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块、参数计算 模块等，将这些功能模块进行有机整合，即可搭建出 SRM 控制系统整体设计的仿真模型。其中，速度环中采用 PI 控 制 ， 电 流 环 中 将 角 位 置 控 制 （ APC ） 与 电 流 斩 波 控 制 （CCC）相结合，以保证电机高速、低速运行时都有理想 的控制性能。该方法思路清晰，实现便捷，效果理想，仿 真结果证明了该种建模方法的快速性和有效性。
基于MATLAB的开关磁阻电动／发电系统的建模与仿真
动汽车的电动／ 回馈制动系统和航空领域 中的起
动／ 发电系统 。 由于开关磁阻电机 （ Ｒ 但 Ｓ 电机 ） 磁
路的非线性 ， 在运行期间其绕组电感不是常数 ， 而是电流和转子位置角的复杂函数， 难以用解析 式来表达 ， 因此在研究Ｓ Ｒ电机 电动／ 发电系统 的 控制方法时， 建立一个能很好反映系统实际工况 的非线形模型是十分必要的【 】 。 ０
化阶段 是十分方便 和直观的。 本文 首先 对ｓ Ｉ 中的相关模块 建立开关磁 阻电机 电动 ／ 电系统 的非线性 仿真模 型。 发 该模 型具 有仿真便 捷 ， 结 果直观等 特点 。 利用该模 型对一 台三相 ｌ／结构样 机进 ２８ 行了仿 真 ， 仿真结 果证 明了该模 型 的有效 性 。 该模 型 为 今后优化开 关磁 阻电机 的控制策略提供了依据 。 关键词 ： 开关磁 阻电机 电动／ 发电系统 仿真建模
Ｍ ｏ ｏ ／ ｎｅ ａ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｔ ｒＧｅ ｒ ｔ ｒＳ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ＭＡＴＬ ＡＢ
Ｚｈａ ｇ ｉ Ｚｈ ｇ ￣ｈ ｎ ｎ Ｌｅ ａｎ ｕａ ｇ
Ｂｅ ｉ ａ ｔｎ ｉｅｓ ｙ ｉｎＪ ｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｊ ｉ ｔ
摘
要： 基于 开关磁 阻电机 的数学模 型 ， 利用ＭＡ 。 Ｔ
ｇ ｎ ｒ ｔ ｒｓ ｓｅ ｅ ｅ ａ ｏ ｙ ｔ ｍ Ｍ ｏ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｄ ｌ ｎ ｉ ｌｔ ｎ ｏ
开关磁阻 电机电动／ 电系统容错性 强 、 发 控
制灵活、 方便 实现 四象限运行， 非常适合作为 电
（） １ 主开关元件和续流二极管开通 、 关断无 过渡过程 ， 管压降为零 ：
基于MATLAB的开关磁阻电动机控制仿真
2004 年第 4 期 (总第 121 期) 2004 年 11 月 15 日 出 版
( EXPLOSION -
PROO F
EL ECTR IC MACHIN E)
防爆电机
L (θ,i) =
L min
L min + K (θ- θ2) L min + K (θ- θ2) i1/ i
采用电流斩波控制 ,开通角 θon固定为 0°,关 断角θoff固定在 θr/ 2 (θr 为电机转子周期角) , 电 机运行时 ,当电流超出设定限值时 ,功率变换器主 开关被强迫关断 ,当电流下降一段时间 ,低于限值 后再导通 。通过设置不同的电流斩波限可得到相 应的系统机械特性[5 ] 。
5 系统仿真
1. 电动机负载过大或被卡住 2. 电源未能全部接通 3. 电压过低 4. 对于小型电动机 ,润滑脂硬 或装配太紧
1. 电源线与接地线搞错 2. 电动机绕组受潮 ,绝缘严重 老化 3. 引出线与接线盒接地
处 理 方 法
1. 检查设备 、排除故障 2. 更换熔断器的熔体 ;紧固接线柱松动的螺钉 ;用万用表检查 电源线的断线或假接故障 ,然后修复 3. 如果 △联结电动机误接成 Y 联结 ,应改回 △联结 ,电源电压 太低时 ,应调整供电电源 ;电源线压降太大造成电压过低时 ,应 改成粗电缆 4. 选择合适的润滑脂 ,提高装配质量
关键词 开关磁阻电动机 模型 PWM 仿真
Controlling Simulation of Switched Reluctance Motor Based on MATLAB Xiao Fang
Abstract The const ruction and operation principle of t he Switched reluctance mo2 tor is special , so analysis and st udy of it is more difficult t han ot her motors. The quasi2 linear simulation model of t he switched reluctance motor is established by MA TLAB2 SIMUL IN K. The simulation of PWM cont rolling algorit hm is carried out on t he basis of it . The rest ult shows t hat bot h t he dynamic and static performances of t he system are very good.
基于MATLAB的开关磁阻电动机建模与仿真
基于MATLAB的开关磁阻电动机建模与仿真
杨静;袁爱平
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(021)003
【摘要】由于开关磁阻电机结构与运行原理的特殊性,使得其分析和设计与其他电机相比相对困难.笔者运用当前流行的仿真软件MATLAB-SIMULINK,建立了开关磁阻电动机的动态仿真模型.此模型通用性强,修改方便.在此模型基础上进行了变结构控制算法的仿真,结果表明系统动静态性能均较好,因此说明所建模型不失为一种辅助分析和设计开关磁阻电机驱动系统的有力工具.
【总页数】4页(P74-77)
【作者】杨静;袁爱平
【作者单位】江苏理工大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013;江苏理工大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
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3.基于MATLAB的开关磁阻电动机线性及非线性建模仿真 [J], 丁文;周会军;鱼振民
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基于MATLAB 的开关磁阻发电机非线性建模与仿真
基于MATLAB的开关磁阻发电机非线性建模与仿真胡鹏，杨玉岗，高奇(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院, 葫芦岛125105;)摘要:基于开关磁阻电机的非线性数学模型，利用Matlab/Simulink中的相关模块建立开关磁阻电机发电系统的非线性仿真模型。
利用该模型对一台三相12/8结构样机进行了仿真，仿真结果证明了该模型的有效性。
首先采用传统的PID控制建模，后设计了带有修正因子的模糊PID控制器,提高了系统的稳定性，改善了动态性能。
仿真试验表明开关磁阻发电系统能够稳定地发出电压为220V的直流电。
关键词: 开关磁阻发电机；模糊控制；仿真；非线性电感；Study on Nonlinear modeling and Simulation of The Switched Reluctance Generator Using Matlab softwareHu Peng, Yang Yu Gang，Gao Qi(Liaoning Technology University; College of Electrical and Control; Hulu dao 125105; China)Abstract:Based on the mathematical model of switched reluctance motor,a nonlinear modeling of switched reluctance generator is built up using relative blocks of Matlab/Simulink. A 3-phase 12/8 structure prototype SRM is simulated using the proposed mode1. the effectiveness of the model is demonstrated by the simulation result.Firstly,the traditional PID is used for this model,then designing the fuzzy controller with the correction factor adds to the PID model, This improves the system stability and dynamic performance. The simulation showed that SRG power generating system can stabilized issue the voltage of 220 VDC.Key words: switched reluctance motor；fuzzy control；simulation；nonlinear inductance；1 引言21世纪将进入风能发展的高速阶段,风力发电作为不受地域限制、可持续开发、不污染环境的理想能量来源从1978至今的二十五年中，得到了大力开发，并不断向多元化，设备大型化、实用化、高效化，成本的低廉化方向发展。
开关磁阻电机matlab程序设计
开关磁阻电机设计程序%开关磁阻电机设计程序%%电机给定数据：功率7.5KW，电源电压380V，额定转速1500r/min，额定效率0.88，%调速范围200——2000r/min，4相8/6极结构。
%clear allformat short e%1.功率，转速PN=7.5*10^3;n=1500;%2.相数q=4;%3.定子极数、转子极数Ns=8;Nr=6;%4.绕组端电压(单位V)U=280;%5.主要尺寸选择，电磁功率eta=0.88;Pem=PN*((1+eta)/(2*eta));%6.细长比lambda=1.2;%7.电磁负荷初选值A1=28000;Bdelta1=0.4;%8.转子外径Daki=0.5;km=0.8;Da=6.1/(Bdelta1*A1)*(ki/km)*(Pem/n)/(1.05*lambda);Da=Da^(1/3);%9.铁芯叠长la=0.1355;%10.定子外径Ds=0.21;%11.气隙g=0.0004;%12.定转子极弧betas=21*pi/180;betar=23*pi/180;%13.定转子极宽bps=(Da+2*g)*sin(betas/2);bpr=Da*sin(betar/2);%14.第二气隙，设%%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%例如：gi=input('输入第二气隙gi=')gi=0.01615;%15.定转轭高hcs=1.3*bps/2;hcr=1.4*bpr/2;%16.轴径。
%%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%Di=0.05;%17.定子槽深ds=(Ds-Da-2*g-2*hcs)/2;%19.有效铁芯长度kFe=0.93;lFe=kFe*la;%20.转子极距taur=pi*Da/Nr;%21.控制参数。
开通脚，关断角，导通角thetaon=0;thetau=0;thetaoff=(1/2)*(2*pi/Nr-betar)+thetau;thetahr=thetaoff;thetac=thetaoff-thetaon;%22.每相绕组串联匝数，取Bps=1.6T，重新校验BdeltaBps=1.6;ldelta=1.05*la;Bdelta=0.805*bps*Bps/taur;Nph=3.04*Nr*U*thetac/(n*Bdelta*Da*ldelta);%%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%23.磁化曲线计算，选择DR510-50硅钢片冲片，delta=0.0005，计算机计算得：%不对齐位置电感Lu=0.00918; %%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%25.额定电磁转矩omega=2*pi*n/60;Tem=Pem/omega;%26.额定电磁转矩Tem所需的理想方波电流幅值Ims%在图6-17中，取Ims=28A时，W1=13.61J，Ims=28;W1=13.61;Tem1=Ns*Nr*W1/4/pi; %%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%27.绕组电流有效值I=Ims/(2^(1/2));%28.实际电流峰值ki=0.5;im=I/ki;%29.定子极间窗口面积SW=(1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2-hcs)^2-(Da/2+g)^2)-bps*ds/2;%30.导线规格、导线截面积Sa和槽满率ks%预取电流密度J1=5A/mm^2,J1=5;Sa1=I/J1;Sa=3.94; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%此处可以输入数值%%%%%%%%%%%每槽导体净截面积SCu=Nph*Sa/2;%槽满率ks=SCu/SW;%31.电流密度J=5; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%此处可以输入数值%%%%%%%%%%%32.绕组平均匝长lavbw=(Da+2*g)*sin(pi/Ns)-bps/2;a=bps+bw;b=la+2*5*10^(-3)+bw;r=5*10^(-3)+bw/2;lav=2*la+2*(bps-2*5*10^(-3))+2*pi*r;%33.每相绕组导线总长l=Nph*lav;%34.每相绕组电阻Rp=0.0217*l/Sa;%参数计算%35.铜重GCu=q*Sa*l*10^(3)*8.9*10^(-6);%36.定子铁芯体积VSFe=((1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2)^2-(Ds/2-hcs)^2)+bps*ds)*2*Ns*lFe;%37.转子铁芯体积VRFe=((1/2)*(pi/Nr)*((Di/2+hcr)^2-(Di/2)^2)+bpr*(gi-g)/2)*2*Nr*lF e;%38.铁芯重GFe=(VSFe+VRFe)*10^(9)*7.8*10^(-6);%39.电负荷Dsi=Da+2*g;A=q*Nph*I/(pi*Dsi);%40.铜耗PCu=q*I^2*Rp;%41.电机利用系数TN=PN/(2*n*pi/60);K=TN/(Da^2*la);。
基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真_孙晓明
基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真孙晓明,赵德安,李 瑶,单正娅(江苏大学电气信息工程学院,镇江212013)摘要:由于开关磁阻电机SRM结构及运行原理的特殊性,使得分析和设计较其它电机更为困难。
基于在分析开关磁阻电机数学模型的基础上,借助于M A T L A B/SIM U LI NK搭建了电流斩波控制方式下开关磁阻电机的非线性仿真通用模型。
根据此模型,对一台六相12/10结构样机进行了仿真,仿真结果证明了该模型的有效性。
该模型为分析和设计开关磁阻电机控制系统提供了一种有效的工具。
关键词:开关磁阻电机;电流斩波控制;仿真;非线性中图分类号:T M352 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2006)01-0067-04Nonlinear Modeling and Simulation of SwitchedReluctance Motor Using MATLABSUN Xiao-ming,ZHAO De-an,LI Yao,SHAN Zheng-y a(School of Electrical and Info rmation Engineering,Jiang su U niversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:T he analysis and design of sw itched r eluctance mo tor(SRM)ar e mo re difficult t ha n tho se of o ther kinds o f mo tor s because o f its special st ructure and o per atio n mechanism.Based o n the mathemat ical model o f SR M,a nonlinear general SR M mo del under chopped cur rent co nt ro l(CCC)is dev elo ped using M atlab/ Simuink.A6-phase12/10st ructure pr ot oty pe SRM is simulated using t he pro po sed m odel.T he effectiv eness o f the model is demo nstr ated by the simulatio n r esult.T he pr oposed m odel is also useful in the analysis and desig ning of SR M contr ol system.Key words:switched r eluctance moto r(SRM);chopped curr ent contr ol(CCC);simulat ion;no nlinear1 前言 开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、成本低、工作可靠和效率高等优点[1],对于六相12/10结构样机来说还有启动转矩大,脉动小等特点。
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真在开关磁阻电机调速系统中，主要包括开关磁阻电机、功率电子器件
和控制算法三个主要部分。
其中，开关磁阻电机由转子和定子组成，通过
改变定子和转子之间的磁阻能够实现转速的调节。
功率电子器件用于控制
电机的输入和输出电力，常用的有IGBT、MOSFET等。
控制算法主要用于
实现对电机的调速控制，常用的方法有PID控制、模糊控制等。
在进行MATLAB仿真时，需要建立相应的数学模型。
首先需要将电机
的转动方程和电磁方程建立起来，然后根据电机的特性进行参数设置和仿
真实验设计。
可以通过MATLAB的仿真工具箱来实现对开关磁阻电机调速
系统的仿真，该工具箱提供了丰富的函数和算法，能够方便地进行系统建
模和仿真。
在进行仿真实验时，可以通过改变不同的参数来观察系统的动态响应。
例如，调整PID控制器的参数以改变电机的调速性能，通过观察电机的转
速和转矩变化情况来评估调速系统的性能。
同时，还可以分析电机控制系
统的稳定性、鲁棒性等，并对系统进行优化。
总之，开关磁阻电机调速系统的研究和MATLAB仿真是提高电机性能
和控制精度的重要手段。
通过建立数学模型和进行仿真实验，可以对系统
进行分析和优化，为实际应用提供参考和指导。
同时，也为开关磁阻电机
的进一步研究和应用奠定了基础。
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开关磁阻电机
一、概述
开关磁阻电动机结构简单、可靠性高、恒转矩、恒功率而且调速性能好(覆盖功率范围10W～5MW的各种高、低速驱动调速系统)、价格便宜、鲁棒性好等优点引起了各国电气传动界的广泛重视，由其构成的调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无级调速系统。
这种新型调速系统使开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用。
开关磁组电机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起，主要是因为它卓越的系统性能，主要表现在：
(1) 电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。
(2)功率电路简单可靠。
(3)系统可靠性高。
(4)起动转矩大，起动电流低。
典型产品的数据是：起动电流为额定电流的
15％时，获得起动转矩为100％的额定转矩；起动电流为额定电流的30％
时，起动转矩叮达其额定转矩的250％。
(5)适用于频繁起停及正反向转换运行。
(6)可控参数多，调速性能好。
控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用
方法至少有四种：相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。
(7)效率高，损耗小。
以3kw SRD为例，其系统效率在很宽范围内都是在87％
以上，这是其它一些调速系统不容易达到的。
(8)可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
二、开关磁阻电动机的结构
图1-1开关磁阻电机结构图
典型的三相开关磁阻电动机的结构如图1-1所示。
其定子和转子均为凸极结构，图示电机的定子有8个极，转子有6个极。
定子极上套有集中线圈，两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组，图2-1中只画出了A相绕组；转子由硅钢片叠压而成，转子上无绕组。
该电机则称三相8/6极开关磁阻电动机。
在结构形式及工作原理上，开关磁阻电动机与大步距反应式步进电机并无差别；但在控制方式上步进电机应归属于他控式变频，而开关磁阻电动机则归属于自控式变频；在应用上步进电机都用作“控制电机”而开关磁阻电机则是拖动用电机，因此电机设计时所追求的目标不同而使电机的设计参数不同。
与反应式步进电动机相似，开关磁阻电动机是双凸极可变磁阻电动机。
图1-1给出了以8/6极开关磁阻电机为例的结构原理图，图中仅给出了一相的绕组及外围功率开关电路，从这个结构原理图中可以清晰的看到，开关磁阻电动机是双凸极结构，其转子上没有任何形式的绕组，也无永磁体，而定子上只有简单的集中绕组，其中径向相对的两个绕组构成一相。
电动机每一相中流过的电流是由外围功率开关电路中的开关根据转子位置的变化，进行相应的通断而获得的。
图1-1中给出的开关磁阻电动机是四相的，通常情况下开关磁阻电动机可以。