小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用
开关磁阻电机控制系统设计与仿真
开关磁阻电机控制系统设计与仿真范盼飞;张团善;杨斌;王国庆;何文莉【摘要】In order to improve the speed-governing performance of the switched reluctance motor at different speeds and reduce the torque ripple,a control system of switched reluctance motor is designed.A high-performance DSP (TMS570LS1227) being used as the main controlchip,magnetic encoder AS5040 measures the rotor position,the gate driver IR2130 receives six-way PWM waves and controls IBGT tube off and on.The current tracking control is adopted at low speed,and the phase voltage PWM chopping control at medium and high speed.Under theMatlab/Simulink environment the linear system model is simulated,and a real machine debugging conducted with a switched reluctancemotor,which proves the system runs smoothly with a high-speed performance,and can also effectively inhibit torque ripple and noise of the switched reluctance motor.%为了提高开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor)在不同速度运转时的调速性能,降低转矩脉动,设计了一款开关磁阻电机控制系统.控制系统采用高性能DSP(TMS570LS1227)作为主控芯片,磁编码器AS5040测定转子位置,门极驱动器IR2130接收六路PWM波控制IBGT管的通断.低速运行时采用电流跟踪控制,中、高速时采用相电压PWM斩波控制,在Matlab/Simulink环境下对系统线性模型进行了仿真,并对一台开关磁阻电机进行实机调试.测试结果证明所设计系统运行平稳,调速性能优良,能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动和噪声.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】7页(P88-94)【关键词】开关磁阻电机;电流跟踪控制;电压斩波【作者】范盼飞;张团善;杨斌;王国庆;何文莉【作者单位】西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TM352;TM301.2开关磁阻电机双凸极的结构以及它的开关性(电机工作在连续的开关供电模式),决定了开关磁阻电机具有一定的固有转矩脉动,无法平稳运行,工作在低速时还伴有较大的电磁噪声,根据SRM的可控量及调速性能,在不同的速度段运行时具有角度位置控制、电流斩波、电压斩波等不同方式[1-3].目前有许多学者对SRM的控制系统做了研究,文献[4]依据开通角和关断角随电机转速变化而改变的原理设计了基于DSPACE开发平台的控制系统,虽然缩短了开发周期,但是电流峰值由旋转电动势限制,低速时该电动势减小,电流等值会超标,其他控制手段进行限流;文献[5]提出一种DTC策略下的转矩双滞环控制器,通过判断开关磁阻电机启动转矩偏差,选择空间矢量,该方法只适合于开关磁阻电机在启动阶段的控制,无法完整解决开关磁阻电机的转矩脉动问题;文献[6]和文献[7]分别采用电流双闭环和优化开关角的方法抑制转矩脉动,然而在电机换相控制时瞬间电流过大,产生负转矩,导致转矩脉动；文献[8]提出一种将上上一周期偏差和当前周期叠加到被控对象进行控制的方法,对具有周期性扰动的SRM系统有良好效果,但是抗负载扰动动态性能较差.本文在研究开关磁阻电机的调速特性,建立数学模型之后,采用高性能DSP(TMS570LS1227)作为主控芯片,以速度作为外环,电流控制为内环,电机在低速运行时采用间接转矩控制,对相电流进行跟踪控制,在中、高速运行时采用电压PWM斩波控制,并设计了开关磁阻电机的硬件驱动电路和软件控制程序,有效地改善了开关磁阻电机运行时的转矩脉动,提高了电机转速控制精度.根据机电关系方程式,有在线性模型中简化方程根据式(2)和(3)得以上各式中Te为转矩;θ为转子角位置;ik为k相绕组的相电流;Wm为磁储能;Ψ为相绕组的磁链;L为绕组电感.由式(4)可知,开关磁阻电机的矩角特性,当dL/dθ≥0时,由于转角的增大,电机电感上升,产生正转矩,当dL/dθ≤0时,产生一个负转矩,因此可以通过控制相绕组电流的通断,改变转矩方向[10-12].由此可知,SRM的每一相的转矩特性可以用转矩——电流——角度来描述,相邻两相相差一个步矩角,当转矩达到最大时开始降落,最大的转矩降落出现在相邻两相的矩角特性曲线重叠处,此时正是开关磁阻电机换相的瞬间,当前相不再产生电磁转矩,下一个导通相不能产生所需转矩,该转矩降落大时转矩脉动大.因此选用合适的控制技术,减小开关磁阻电机相邻两相绕组之间的最大转矩降落,可以有效地抑制转矩脉动[13-15].当SRM工作在低速时,相绕组中旋转电动势减小,相反相电流增长迅速,此时电机处于恒转矩状态,适用相电流斩波的控制方式,即跟踪相电流的控制方法,可以有效地限制相电流超过允许值,当SRM工作在中高速时,随着电机角速度增大,磁链和相电流减小迅速,转矩Te以平方下降,电机处于恒功率状态,此时采用PWM电压斩波的控制方式可以调节相绕组电压平均值,间接限制相电流,抗负载扰动动态性能更加优良[16-20].由开关磁阻电机的控制机理可知,控制相绕组电流或磁链大小可以间接完成转矩控制.本文采用TMS570LS1227作为控制芯片设计了开关磁阻电机的电流和转速的双闭环控制系统,如图1所示.速度控制器输入为SRM的给定转速与反馈速度的比较值,经过PI控制器处理,输出量为给定转矩Tref,经由转矩控制器的转矩分配函数处理,得出各相的参考电流,与各相绕组的反馈相电流比较运算,用PWM控制方式产生功率器件的开关信号.2.1 硬件设计2.1.1 磁编码器通信模块 SRM角度信号的采集采用非接触式磁旋转编码器AS5040.图2所示为磁编码器与单片机通信的硬件电路,AS5040通过串行输出接口与TMS570LS1227的SPI进行同步通信,AS5040输出最大值为1024的电角度值,对应角度信息为360°机械角度,角度信息将被用来完成开关磁阻电机的换相控制与速度测算,需要注意的是磁编码器输出信号为8位电角度信息加3位磁场信息,需要进行移位处理以保证准确性.2.1.2 驱动控制模块 SRM的驱动采用电压斩波(CVC)的方式.如图3所示,通过向高性能门集驱动器IR2130输入六路PWM波,可以使IGBT管工作在脉宽调制方式,脉冲周期固定,改变PWM波的占空比,可以调节绕组两端的电压平均值,间接改变绕组电流从而完成转速控制,此种方式适用于高低速运行,且抗扰动响应快.此外,IR2130的ITRIP、CA-、CAO引脚组成过流、欠压检测电路,系统欠电压时,因为功率器件达不到工作所需电压,会导致输出信号错乱,而过电流时,主回路或定子绕组电流超过允许值,会烧坏功率开关管,当检测到过流或欠压信号时,可以封锁输出,保护IGBT因驱动信号幅值不足或过流而损坏.2.1.3 电流检测模块三相开关磁阻电机控制系统需要3个电流传感器分别检测相电流及母线电流,图4所示为U相电流采集电路,电流传感器采用ACS756,有正电压输入、负电压输入、输出信号、电源电压和地5个端口,因为经过ACS756输出的采样电流信号为按比例缩小的电压信号,需要使用运算放大电路及滤波电路处理,防止后续电路对其产生干扰.如图4所示,运算放大电路设计为电压跟随电路使信号电压保持不变,为了消除采集电流信号的毛刺,添加了二阶低通滤波器,同时为防止采集到的信号电压过高损坏DSP,在电流信号进入DSP采样模块之前添加了3.3V钳位电路.2.2 软件设计该系统采用C语言编制完成,用来控制开关磁阻电机的转速闭环和电流闭环控制,主程序设计框图如图5所示.主程序主要由初始化程序和运行程序两大模块组成,在初始化程序完成DSP系统和SRM速度、位置等参数的初始化之后,进入无限循环的运行程序,在较低的优先级完成SRM速度测量及LED可视化输出.需要注意的是速度测量为双精度数据计算，在后台执行.SRM运行中的电流控制、位置检测、速度控制均在定时中断服务程序中进行,电机控制频率为换相控制和速度控制频率的5倍.采样中断程序由外部中断完成,频率由SRM的运行速度决定,转速越高,采样中断频率越高.为了验证所设计系统的性能,在Matlab/Simulink环境下,在不计算SRM相绕组的磁滞、涡流及互感利用模块库的条件下,建立了控制系统的线性仿真模型进行仿真实验.系统由SRM主体模块、电流控制模块、转速控制模块、转矩计算模块转角选择模块等部分组成,其中主体模块选用三相6极SRM电机,输入量为电机转速,输出量为各相电流,转速环由PI调节器构成电流环为PWM电压斩波控制器和相电流斩波控制器复合组成,电压PWM斩波频率为8kHz,母线电压220V,θon和θoff固定为10°和22°,PI调节参数KP=3.2,KI=0.6.图6为PWM波形、相电压、相电流、合成转矩的仿真图像,结果表明所设计控制系统各项指标都在合格范围,电磁转矩平稳,调速性能优良,可以有效地减小开关磁阻电机运行时的转矩脉动.本文开关磁阻电机控制系统选用TMS570LS1227为主控芯片采用低速相电流追踪控制,中、高速PWM电压斩波的控制策略,所设计控制系统可以有效抑制转矩脉动,系统精度高,硬件、软件系统运行可靠,具有使用价值.E-mail:****************FAN Panfei,ZHANG Tuanshan,YANG Bin,et al.Design and simulation of switched reluctance motor control system[J].Journal of Xi′an Polytechnic University,2016，31(1)：88-94.【相关文献】[1] 吴红星.开关磁阻电机系统理论与控制技术[M].北京:中国电力出版社2010:124-151.WU Hongxing.Switched reluctance motor system theory and controltechnology[M].Beijing:China Electric Power Press,2010:124-151.[2] 袁驰,范岩.基于DSP的开关磁阻电机控制系统设计[J].电力电子技术,2009,43(2):27-28. 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开关磁阻电机研究的背景及意义
开关磁阻电机研究的背景及意义一、项目目的与意义开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产品节能）、基础件和通用部件的重点支持领域，同时符合《湖南省加快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节能电机重点发展领域。
开关磁阻电动机(SRD)调速系统是基于计算机和电力电子技术的控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机智能控制器两个部分组成。
开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。
除可以取代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启动、频繁启动、正反转、长期低速运行的应用场合，如无极绳牵引车、电牵引采煤机、刮板输送机等。
据有关资料统计，我国煤矿辅助运输职员约占井下职工总数的1/3，且矿井每采百万吨煤需要1200 ~ 1500名职工从事辅助运输，用工量是发达国家的7 ~ 10倍。
其主要原因就是我国煤矿辅助运输系统落后，效率太低，大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式，严重影响矿井生产效率和煤矿安全生产。
随着当前大中型矿井的建设，矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题之一，提高矿井辅助运输的装备水平对确保矿井生产产量进步具有极其深远的意义。
目前，我国矿用机械交流电动机采用较多的调速方式主要有交流变频调速和开关磁阻电动机调速。
交流变频技术硬件成本较高、控制电路复杂且不宜进行维护和维修，特别是国内的公司现在还未能很好地掌握变频器核心技术，产品基本上依靠国外进口，不能针对矿井特殊的应用条件将变频器加以改进和设计，较难适应矿用要求。
开关磁阻电动机调速系统作为后起之秀，具有伺服系统的高性能和普通调速系统的价格，性价比非常高，这是交流变频调速系统根本无法比拟的，SRD和变频调速的综合效率比较如下表：表1 SRD和变频调速的综合效率比较开关磁阻电机调速系统作为我国节能电机领域中重点推广的发展技术，还关系着我国民族产业的兴旺发展。
开关磁阻电机调速控制系统硬件设计
６ ４ Ｉ 建援辍磐 瘟嘲 ・ ２ ０ １ ４ 年 第１ 期
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ＆ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ研 究 与 设 计
变频 辩 ｗｗｗ ｃ ｈｉ ｎ ａ ｂ ｉ ａ ｎｐ ｉ ｎ． ｃ ｏ ｍ
利 于减少 转矩 脉动 ， 但结 构复 杂 ， 且 主开 关器 件 多 ， 成 本 高， 目前应用较多 的是 四相 （ ８ ／ ６ ） 结 构和三相 （ １ ２ ／ ８ ） 结 构。 图１ 是三相结构 Ｓ Ｒ Ｍ电动机原理 图。为简单计 ， 图中只画 出 Ａ相绕组及其供 电电路 。Ｓ Ｒ Ｍ 的运行原 理遵 循“ 磁阻最 小原理 ” 一 磁通 总要沿着磁 阻最小 的路径 闭合 ，而具有 一 定 形状 的铁心在移动 到最小磁 阻位 置时 ， 必使 自己的主轴 线与磁场的轴线 重合 。 图 ２中 ， 当定子 Ｃ — Ｃ’ 极励磁 时 ， １ － １ ’ 向定子轴线 Ｃ — Ｃ ’ 重合的位置转动 ，并使 Ｃ相励磁 绕组的 电感最大 。若 以图中定 、 转 子所处 的相对 位置作为起 始位 置， 则依次 给 ｃ —Ａ — Ｂ相 绕组通 电， 转子 即会 逆着励 磁顺 序 以逆 时针方 向连续 旋转 ； 反之 ， 若 依次给 Ｂ —Ａ — ｃ相通
Ｄ Ｓ Ｐ控制器 、 位置检 测 电路 、 电流检测 电路 、 信号转 换 、 显
示电路等组成 。本系统的硬件框 图如 图所示。
的全部 优点 ， 而且具有结构 简单 、 成本低 、 起 动性能好 、 调
速 范围宽等优点 ，所 以被广 泛应用 于各种工程 控制领域
中。
在 现 代 调 速 系统 中 ，开 关 磁 阻 电机 调 速 （ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ， Ｓ Ｒ Ｄ ） 系统具有结构简单 、 成本低 、 损耗小 、
电动汽车用开关磁阻电机驱动系统设计及优化
电动汽车用开关磁阻电机驱动系统设计及优化朱曰莹;赵桂范;杨娜【摘要】为了达到车用开关磁阻电机驱动系统动态特性优化的目的,建立了其动态仿真模型,分析了负载转矩、开通角、关断角对转矩脉动及电机效率的影响及其规律.以降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种双指标同步优化开关磁阻电机控制参数的方法,建立了基于负载转矩与电机转速的可变开通角、关断角控制参数模型.针对不同优化策略结果的对比分析以及实验结果表明,提出的双指标同步优化策略能很好地降低转矩脉动,提高电机效率,达到了优化开关磁阻电机驱动系统动态特性的目的.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2014(029)011【总页数】11页(P88-98)【关键词】电动汽车;开关磁阻电机;动态特性;同步优化【作者】朱曰莹;赵桂范;杨娜【作者单位】哈尔滨工业大学汽车工程学院威海 264209;天津大学机械工程学院天津 300072;哈尔滨工业大学汽车工程学院威海 264209;哈尔滨工业大学汽车工程学院威海 264209【正文语种】中文【中图分类】TM3151 引言开关磁阻电机驱动系统具有结构简单、成本低、可靠性高、性能优越等优点[1]，使其成为电动汽车驱动系统的最优选方案之一[2,3]。
然而开关磁阻电机过大的转矩脉动对电机本身及电动车传动机构是非常有害的[4]，另外电机的效率直接决定着电动汽车的续驶里程，因此，在电动车驱动系统中，降低开关磁阻电机脉动、提高输出效率，对电动车获得良好的牵引特性具有至关重要的意义。
由于开关磁阻电机的非线性特性，使得改善其转矩脉动、提升其输出效率的动态特性优化设计方法更加的复杂和困难。
现阶段国内外针对开关磁阻电机动态特性改善的研究主要有两种：①对电机定子[5]、转子[6]以及绕组形式[7,8]等各部分结构参数进行电磁设计优化，该方法能从电机结构本体上进行电机动态特性的改善，但是缺点是电机参数组合较多，电机整体性能优化较困难；②从开关磁阻电机驱动系统出发，利用基于现代控制理论的优秀控制算法、最佳的电机结构参数组合实现电机动态特性的提升，如模糊补偿控制[9]、滑模控制[10,11]、自适应控制[2,12]、人工神经网络控制[13,14]等。
开关磁阻电机毕业设计
performance ;modeling and simulation; MATLAB ;Control strategy
II
目录
摘 要...................................................................................................................................................... I ABSTRACT......................................................................................................................................... II 目录 ..................................................................................................................................................... III 1 绪 论 ................................................................................................................................................. 1 1.1 开关磁阻电机的研究历史和发展方向................................................................................... 1 1.2 本课题的主要任务 .................................................................................................................... 3 2 开关磁阻电机调速系统...................................................................................................................4 2.1 开关磁阻电机的基本组成环节 ...............................................................................................4 2.1.1 功率主开关器件 ..................................................................................................................5 2.1.2 功率变换拓补电路 ..............................................................................................................5 2.1.3 控制器.................................................................................................................................. 7 2.1.4 位置检测 .............................................................................................................................. 7 2.1.5 电流检测 .............................................................................................................................. 8 2.2SRD 开关磁阻特点及应用........................................................................................................ 9 2.3 开关磁阻电机的原理.............................................................................................................. 10 3 SR 电动机的基本原理及数学模型.............................................................................................. 12 3.1 概述 ........................................................................................................................................... 12 3.2 开关磁阻电机的数学模型 ......................................................................................................12 3.3 SR 电动机的基本方程式........................................................................................................ 13 3.3.1 电路方程 ............................................................................................................................ 13 3.3.2 机械方程........................................................................................................................... 14 3.3.3 机电联系方程.................................................................................................................... 14 3.4.SR 电动机简化线性模型........................................................................................................ 15 3.5 SR 理想线性模型的 SR 电动机绕组磁链波形....................................................................16 3.6 基于线性模型的 SR 电动机绕组电流解析分析..................................................................17 4 开关磁阻电机的控制策略 .............................................................................................................21 4.1.1 角位置控制 ........................................................................................................................ 21 4.1.2 电流斩波控制.................................................................................................................... 22 4.1.3 电压斩波控制.................................................................................................................... 24 5 开关磁阻电机仿真研究.................................................................................................................25 5.1 仿真软件 MATLAB/SIMULINK 简介......................................................................................25 5.2 仿真模型................................................................................................................................... 27 5.3 仿真结果与分析.......................................................................................................................31 6 结论 .................................................................................................................................................. 36
基于DSP的开关磁阻电机驱动系统设计
机 各 种 运 行 状 态 的 闭环 控 制 装 置 。 率 变 换 器 采 用 是 四 相 开关 星 点 电路 功
ＱＰ Ｅ ２来捕 获输入 。Ｄ Ｐ 用 ＰＤ控 制算法 来输 出所需要 Ｐ Ｓ利 １ ＷＭ信 号 ，
（ 见图 ２ 。电路的特点是 ： ） 采用两相通电方式 ， 可省去传统 方案巾的两个 大 电容 ，这时续 流和换 相的功能靠其他相绕组的 自身 电感储能来实现 。
例如 ， Ａ 由 Ｂ相通电到 Ｃ Ｂ相通电的换相过程当中． Ａ相关断 ， ｃ相开始导
Ｐ ＷＭ控制信号经过隔离放 大输入 给驱动电路 ， 来控制功率器件 ＩＢ Ｇ Ｔ的
关断与导通 ， 实现开关磁阻电机调速系统 的闭环控制 。
通， Ｂ相维持导通 。此时 ， Ａ相处于续流状态 ， Ｂ相比 ｃ相 电流大 ， 故中点
机 控 制 器 系统 ， 出该 系统 具 有 良好 的 调 速 性 能 。 指
关 键 词 ：Ｒ 数 字信 号 处 理 器 ；ＷＭ Ｓ Ｄ； Ｐ
中 图分 类 号 ： Ｍ３ Ｔ ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ
１ 开关磁 阻 电机调速 系统概况
开关磁阻 电机调速 系统（ 简称 Ｓ ＲＤ） 是近几年发展 起来 的一 种新型
代的调速系统 ， 有着 非常广阔的发展前景 。
参 考 文献
［ ］ 王宏华． １ 开关型磁阻 电动机 调速 控制技术 ［ ． 京 ： Ｍ］ 北 机械 ｌ业 出版 Ｔ
社 ．９５ １９ ．
（ 责任编辑 ： 李 图 １ Ｓ Ｄ系统的结构框图 Ｒ
敏）
第一作者简介 ： 常树华 ， 。 ７年 ６ 女 １ １ ９ 月生 ． ９ １ ４年毕业 于山西矿业 ９
章涛毕业设计
开关磁阻电机调速系统设计摘要开关磁阻电动机调速系统（Switched Reluctnce Drive，简称SRD）是由开关磁阻电动机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。
开关磁阻电机具有结构简单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度高、耐高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能。
因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。
本文首先介绍了课题研究背景和意义。
给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行原理和控制方式。
给出了开关磁阻电机的控制策略。
在Matlab/Simulink 交互式仿真集成环境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。
接着，给出了开关磁阻控制系统的硬件、软件设计方案。
主要包括：DSP TMS320LF2407最小系统、位置检测电路、电流检测电路、键盘和显示电路、上位机通信接口及电源系统、系统主程序、各模块初始化子程序、各功能子程序和各中断服务子程序等。
最后，以三相6/4 结构小功率开关磁阻电机作为执行元件，给出了仿真结果。
关键词：开关磁阻电机；TMS320LF2407；位置检测；电流检测Switch the resistance of electrical machinery velocitymodulation system designABSTRACTSwitched Reluctance Drive system is a high performance system, which is composed of Switched Reluctance Motor, Power electronic switching circuit and controller. Switched Reluctance Motor has not only low cost , strong structure, good fault-tolerant，wide range speed modulation , low starting current, high speed accuracy, high temperature, and it can be started or stopped frequently, but also excellent controllability based on the electric and mircrocomputer . Thus, Switched Reluctance Motor is widely used in drive and speed adjustment field.Firstly, the background and significance of the project were given. The structure of the position control system of SRM was given.The operational principle and control modes of SRM were discussed. The output torque could be indirectly controlled by the rotor angular acceleration closed-loop control of SRM. The position control strategy was also presented .In the Matlab/Simulink interactive simulation integrated environment, module construction, simulation and analysis of control system of SRM were given. And then, the hardware and software of control system of SRM were designed. The design of hardware mainly includes the least system of DSP TMS320LF2407, the position detection circuit,the current detection circuit,the keyboard and display circuit，the communication interface of upper computer and the power system.Thedesign of software mainly includes the main procedure, the modules initialization subroutines, the subroutines and the interrupt service subroutines. Finally, the experiment system was established with a three–phase 6/4 structure lowpower SRM prototype as action element.The simulation results were given.Keywords: switched reluctance；DSP；TMS320LF2407；control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 开关磁阻电机调速系统的研究历史和发展方向 (1)1.2.1 开关磁阻电机调速系统的发展概况 (1)1.3 开关磁阻电机调速系统的概述 (2)1.3.1 SRD的基本结构 (2)1.3.2 SR的特点 (3)1.3.3 SRD的应用 (4)1.4本课题的主要任务 (4)2 开关磁阻电机的原理 (5)2.1 开关磁阻电机的基本结构及工作原理 (5)2.1.1SR电机的基本结构 (5)2.1.2 开关磁阻电机的工作原理 (5)2.2 开关磁阻电机的数学模型 (5)2.2.1绕组电感分段线性解析式 (6)2.2.2 SRM的相电压方程 (6)2.2.3 磁链方程 (7)2.2.4 绕组电流的分析 (7)2.2.5 转矩转速的控制 (8)2.3 SR电机基本控制方式 (8)3 系统主电路 (12)3.1 系统整体框架 (12)3.2 SRM功率变换器 (12)3.2.1主回路方案 (13)3.2.2 IGBT主开关管参数计算 (14)3.3 IGBT驱动电路 (15)3.4 电流检测装置 (15)3.5 位置检测 (16)4 开关磁阻电机调速系统的设计 (17)4.1 开关磁阻电机调速系统的硬件设计 (17)4.1.1 SRD硬件系统结构概述 (17)4.2 基于DSP的SRD控制器 (17)4.2.1 基于DSP的SRD系统硬件介绍 (17)4.2.2 控制策略 (18)4.3 软件设计 (19)4.3.1主程序的设计 (20)4.3.2 功能子程序设计 (20)4.3.3 子程序显示 (20)4.3.4中断子程序设计 (21)5 开关磁阻调速电动机系统仿真研究 (23)5.1 SRM的控制方案 (23)5.1.1 电流斩波控制 (23)5.1.2 角度位置控制 (23)5.1.3 电压PWM控制 (23)5.2 电压PWM控制方案下SRD仿真模型的建立 (23)5.3 仿真模型与分析 (24)5.4 仿真结果 (26)6 结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A 外文翻译—原文部分 (34)附录B 外文翻译—译文部分 (41)江西理工大学应用科学学院毕业设计1 绪论1.1 前言21世纪，世界的能源问题越来越严重。
开关磁阻电机的发展及其在煤炭行业中的应用
感谢您使用PDF插入页面软件（PDFdo PDF Insert Page）./2012年山东公务员考试（省市）申论真题给定资料1.位于山西省南部的安康、汉中、商洛三市，地质条件差，经常遭受洪水、滑坡和泥石流灾害，平均每三年就发生一次洪灾。
多点域，突发性，毁灭性的地质灾害给当地居民生命财产造成巨大的损失。
山西省国土资源厅有关资料，2011年至2010年，陕南地区共发生地质灾害两千多起，造成590多人死亡或失踪，直接经济损失460亿元。
2010年7月8日，特大暴雨引发的泥石流灾害导致安康、汉中、商洛三市28个县区中，有24个县区遭受降雨侵袭，受灾人数177万。
其中因灾死亡73人，失踪121人，直接经济损失60多亿元，大竹园镇七堰村灾害最严重，道路、通讯、电力、供水等基础设施全部中断，全村22户78间房屋全部冲毁。
频发的自然灾害严重威胁着陕南人民的生产生活及其发展。
2010年，山西省委省政府在详细勘察陕南灾情后，下定决心对这些地区的居民进行搬迁，要让生活在危险边缘的群众长度摆脱自然灾害的困扰。
2010年12月7日，陕西省政府常务工作会议原则通过《陕南地区移民搬迁安置总体规划（2011-2012）》。
该规划决定从2011年启动“陕南地区移民搬迁安置”工程。
搬迁工程涉及安康、汉中、商洛三市共28个县区。
搬迁对象首先是受地质灾害洪涝灾害或其他灾害影响严重的村庄，特别是要把深山里居住条件最危险的农民搬迁出来。
时时离公路超过5公里、人口规模过小的偏远村庄等地也在搬迁之列。
到2020年，搬迁居民总数达240万人，超过安康、汉中、商洛三市的总人口数的1/4，也超过了139.76万人的三峡库区移民规模。
这些居民将按照城镇安置、移民新村安置、小村并大村和自主分散安置等方式选择新住宅建设用地，分期分批迁入新的居住区，根据不同情况，每户居民将获得一定数额的财政补助。
2.1990年，宁夏本省固地区一个叫禹万喜的农民和几个同乡离开了祖祖辈辈生活的老家，准备迁往一个未知的新家，陪他们上路的只有一辆破旧的农用车呵呵一张简陋的地图。
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小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用
小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用
1. 引言
1.1 主题介绍
在现代工业应用中，电机作为关键的能源转换装置，其驱动系统
的设计和应用一直是一个重要的研究领域。
本文将深入探讨小功率高
速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用，以介绍其原理、特点及在工
业领域中的重要性。
1.2 文章目的
本文的目的是通过深入剖析小功率高速开关磁阻电机驱动系统的
设计与应用，帮助读者深入理解其原理及其在不同领域中的广泛应用。
2. 小功率高速开关磁阻电机的概述
2.1 定义
小功率高速开关磁阻电机是一种采用电磁铁吸力控制转子运动的
电动机。
它具有结构简单、高效能、高稳定性等特点，因此在很多应
用场景中取得了成功。
2.2 工作原理
小功率高速开关磁阻电机驱动系统的工作原理主要包括电磁铁的
磁性吸引力、开关磁阻控制、电流调节等。
其关键是通过电流变化来
控制电磁铁的磁性吸引力，从而使转子运动。
2.3 特点和优势
小功率高速开关磁阻电机驱动系统具有领先的转矩密度、高响应
速度、宽速度范围、低惯性等特点。
这些特点使其在精密仪器、自动
化设备等领域得到广泛应用。
3. 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用
3.1 系统设计
小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计主要包括电源设计、控
制器设计、传感器设计、保护设计等方面。
其中，控制器设计是一个
核心环节，需要考虑实时性、稳定性、可靠性等因素。
3.2 电机参数选择
在小功率高速开关磁阻电机驱动系统的应用中，合理选择电机参
数至关重要。
其中包括电机功率、电机转速、电机电流等参数的选取。
这些参数将直接影响驱动系统的性能和使用效果。
3.3 驱动系统的应用
小功率高速开关磁阻电机驱动系统在工业领域中有着广泛的应用。
它可以应用于机械加工设备、医疗设备、机器人等领域。
它还可以用
于一些特殊环境，例如高温环境、高湿度环境等。
4. 小功率高速开关磁阻电机驱动系统的优势与挑战
4.1 优势
小功率高速开关磁阻电机驱动系统相对于传统的电机驱动系统具
有许多优势。
它具有高效能、高响应速度、低噪音等特点。
这些优势
使得它在特定的应用领域具备竞争力。
4.2 挑战
小功率高速开关磁阻电机驱动系统在应用过程中也面临一些挑战。
精准控制需要高精度的位置和速度测量，高速运转可能导致散热问题，系统的可靠性和稳定性也是需要考虑的因素。
5. 结论
5.1 总结回顾
通过对小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用进行评估，我们可以看到它的独特优势和广泛应用领域。
同时也需要认识到其在
应用过程中所面临的挑战。
在设计和应用时，需要权衡各种因素，以
实现系统的卓越性能。
5.2 个人观点与理解
在我看来，小功率高速开关磁阻电机驱动系统是未来驱动技术发
展的一个重要方向。
其高效能、高响应速度等特点将在自动化控制、
精密仪器等领域发挥重要作用。
然而，也需要深入研究和解决其在系
统设计和应用中所遇到的挑战，以实现其更广泛的应用。
总结：
小功率高速开关磁阻电机驱动系统的设计与应用是一个重要的研究
领域。
本文通过对其概述、工作原理和特点的介绍，详细探讨了系统
的设计和应用过程，并总结了其优势和挑战。
通过深入理解和应用小
功率高速开关磁阻电机驱动系统，我们可以为工业领域带来更多的创新和进步。