本文關(guān)鍵詞：小步距角開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是20世紀80年代迅速發(fā)展起來的一種新型調(diào)速系統(tǒng),由于開關(guān)磁阻電機兼具異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本低和直流電動機的控制簡單、調(diào)速性能優(yōu)異、能夠頻繁正反轉(zhuǎn)的優(yōu)點,因此在現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中占有重要的地位。反應(yīng)式步進電機是一種小步距角的開關(guān)磁阻電機。本文以一臺三相反應(yīng)式步進電機為對象,設(shè)計了基于旋轉(zhuǎn)變壓器的小步距角開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng),使該電機的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)矩得以大幅度的提升。同時,該系統(tǒng)又可以在極低的轉(zhuǎn)速下以步進電機的方式運行,從而極大地擴展了步進電機的應(yīng)用范圍。本文首先介紹了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的各個組成部分以及開關(guān)磁阻電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,并基于開關(guān)磁阻電機的線性數(shù)學模型對其繞組電感、繞組磁鏈、繞組電流以及電磁轉(zhuǎn)矩進行了分析,同時探討了開關(guān)磁阻電機的各種調(diào)速方式的優(yōu)缺點和適用場合。在此基礎(chǔ)上,以dsPIC30f4011數(shù)字控制器為控制核心,設(shè)計了小步距角開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的軟硬件。首先給出了基于旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng),以及采用CORDIC算法的低成本、無需專用解碼芯片的角度解碼方案。隨后,給出了包括主電路、MOSFET驅(qū)動電路、控制電路、保護電路以及相電流監(jiān)測電路等在內(nèi)的系統(tǒng)硬件設(shè)計。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計中,制定了基于變角度電壓PWM斬波的控制策略,給出了軟件系統(tǒng)主要部分的程序流程圖,并重點闡述了繞組換相、轉(zhuǎn)速計算、轉(zhuǎn)速PI控制等功能的軟件實現(xiàn)。最后,搭建了電機控制系統(tǒng)的實驗平臺,并利用該平臺分別對實驗電機進行了步進電機控制方式和開關(guān)磁阻電機控制方式下的調(diào)速實驗,測量了不同控制方式下的電機轉(zhuǎn)速范圍。實驗結(jié)果表明采用開關(guān)磁阻電機控制方式可以大幅度提升反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)速范圍和高速運行時的轉(zhuǎn)矩,從而拓展步進電機的應(yīng)用范圍,達到了預期目標。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)磁阻電機 旋轉(zhuǎn)變壓器 變角度電壓斬波 PI控制器
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM352
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 開關(guān)磁阻電機發(fā)展概況10-11
• 1.2 開關(guān)磁阻電機的主要研究方向及研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 開關(guān)磁阻電機數(shù)學模型的研究11-13
• 1.2.2 控制策略的研究13-16
• 1.2.3 無位置傳感器技術(shù)的研究16-17
• 1.3 課題研究的目的和意義17
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第二章 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的基本構(gòu)成與特點19-34
• 2.1 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的組成19-24
• 2.1.1 開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)與運行原理20-21
• 2.1.2 功率變換器拓撲結(jié)構(gòu)21-23
• 2.1.3 信號檢測23-24
• 2.2 開關(guān)磁阻電機的基本方程24-26
• 2.2.1 電路方程24-25
• 2.2.2 機械方程25
• 2.2.3 機電聯(lián)系方程25-26
• 2.3 開關(guān)磁阻電機的線性數(shù)學模型26-31
• 2.3.1 相繞組電感26-27
• 2.3.2 相繞組磁鏈27-29
• 2.3.3 相繞組電流29-30
• 2.3.4 電磁轉(zhuǎn)矩30-31
• 2.4 開關(guān)磁阻電機的控制方式31-33
• 2.4.1 電壓斬波控制（CVC）31
• 2.4.2 電流斬波控制（CCC）31-32
• 2.4.3 角度位置控制（APC）32
• 2.4.4 組合控制方式32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng)設(shè)計34-55
• 3.1 光電式轉(zhuǎn)子位置傳感器34-37
• 3.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理37-41
• 3.3 轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)41-42
• 3.4 轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計42-45
• 3.4.1 勵磁信號模塊42-43
• 3.4.2 旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號采樣模塊43-44
• 3.4.3 通信模塊44-45
• 3.5 轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計45-51
• 3.5.1 系統(tǒng)程序45-46
• 3.5.2 角度解碼46-51
• 3.6 實驗測試及結(jié)果分析51-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計55-67
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖55-56
• 4.2 功率變換器設(shè)計56-57
• 4.3 MOSFET驅(qū)動電路57-59
• 4.4 主控制器59-61
• 4.4.1 ds PIC30f4011芯片介紹59-60
• 4.4.2 主控電路60-61
• 4.5 系統(tǒng)電源設(shè)計61-62
• 4.6 故障檢測與保護電路62-64
• 4.6.1 過壓保護電路62-63
• 4.6.2 過流保護電路63-64
• 4.7 LCD顯示電路64-65
• 4.8 相電流波形監(jiān)測電路65-66
• 4.9 本章小結(jié)66-67
• 第五章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計67-77
• 5.1 系統(tǒng)控制策略67-68
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件68-76
• 5.2.1 主程序69-70
• 5.2.2 中斷服務(wù)子程序70-72
• 5.2.3 換相位置自學習72-74
• 5.2.4 繞組換相邏輯74-75
• 5.2.5 轉(zhuǎn)速計算75
• 5.2.6 速度閉環(huán)控制75-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 系統(tǒng)實驗與結(jié)果分析77-87
• 6.1 實驗平臺77-80
• 6.2 系統(tǒng)實驗結(jié)果及相關(guān)波形80-85
• 6.2.1 開環(huán)步進控制方式81-82
• 6.2.2 開關(guān)磁阻電機控制方式82-83
• 6.2.3 實驗波形與分析83-85
• 6.3 本章小結(jié)85-87
• 第七章 總結(jié)與展望87-89
• 7.1 總結(jié)87
• 7.2 展望87-89
• 參考文獻89-94
• 攻讀學位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文94-95
• 附錄A：SRM電機控制板原理圖95-96
• 附錄B：SRM電機控制板PCB圖96-97
• 致謝97-98

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