本文關(guān)鍵詞：基于TMS320F2812的開關(guān)磁阻電機控制策略研究

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)磁阻電機(Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)的應(yīng)用越來越廣泛。開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子無繞組和永磁體,結(jié)構(gòu)簡單堅固,沒有永磁電機的退磁問題,適合在高溫等惡劣環(huán)境中使用。此外,開關(guān)磁阻電機還具有可頻繁起動制動、起動轉(zhuǎn)矩電流比大、四象限運行和調(diào)速范圍寬等優(yōu)點,在泵類、油田、紡織業(yè)、機床設(shè)備以及電動車等領(lǐng)域中都具有良好的應(yīng)用前景。但是開關(guān)磁阻電機雙凸極的結(jié)構(gòu)使其磁場具有非線性的特點,電機局部飽和嚴重,對鐵芯損耗的分析較為困難。此外轉(zhuǎn)矩脈動、振動和噪聲是限制開關(guān)磁阻電機推廣應(yīng)用的瓶頸。本文進行了以下研究工作：(1)建立了開關(guān)磁阻電機的數(shù)學模型,通過有限元仿真得到電機磁鏈相對于電流和位置的曲線,并進行了實驗驗證。實驗方法是先固定電機轉(zhuǎn)子位置,再向電機施加電壓脈沖,測量并記錄相繞組中的電流值,根據(jù)施加電壓的大小和持續(xù)時間得到磁鏈曲線。在所得磁鏈-電流數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上使用Matlab進行進一步處理,得到轉(zhuǎn)矩-磁鏈數(shù)據(jù),在Simulink中建立了電機的非線性模型,通過對所得數(shù)據(jù)進行樣條插值可以獲得電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。然后通過Maxwell/Simplorer的聯(lián)合仿真驗證所建模型是準確有效的。(2)對控制策略進行了仿真研究,在傳統(tǒng)PI調(diào)速中加入了積分飽和校正環(huán)節(jié),用實際電流值對積分值進行限制以減小超調(diào)量；加入轉(zhuǎn)速微分環(huán)節(jié),使用轉(zhuǎn)速上升率對控制器輸出進行調(diào)整,使控制性得到改善。之后對角度控制和兩相勵磁進行仿真研究,得到不同開通、關(guān)斷角下各自的調(diào)速性能,根據(jù)電機運行狀態(tài)選擇最佳的開關(guān)角度,使電機運行在最優(yōu)性能區(qū)。并對突加負載、多相勵磁以及缺相運行等不同的情況分別進行了仿真和分析。(3)搭建了開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的硬件平臺并編寫了軟件代碼。采用基于TMS320F2812的通用控制板,控制板具有模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、PWM、數(shù)字輸入／輸出以及通信多個模塊。在之前研究的控制策略基礎(chǔ)上,編寫了控制軟件代碼,能夠采集相電流和捕獲位置中斷,對當前轉(zhuǎn)速與位置進行判斷,輸出驅(qū)動信號實現(xiàn)調(diào)速,并能夠與上位機和顯示板進行通信。介紹了程序的整體框架、主程序和子程序的主要功能以及它們之間的邏輯關(guān)系。(4)使用開發(fā)的控制系統(tǒng)對開關(guān)磁阻電機進行了試驗,并首先測量了位置信號、電壓信號以及驅(qū)動信號等。試驗包括空載試驗、負載試驗、運行中加減負載試驗等,記錄了電機的轉(zhuǎn)速曲線和電流曲線。測試結(jié)果表明所開發(fā)的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)正常的電機調(diào)速,證明了所做工作的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)磁阻電機 建模仿真 控制策略 有限元分析 DSP
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM352
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題的背景和意義12-13
• 1.2 開關(guān)磁阻電機的原理與特性13-17
• 1.2.1 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)13-14
• 1.2.2 開關(guān)磁阻電機本體14-15
• 1.2.3 SRD系統(tǒng)中的功率驅(qū)動電路15
• 1.2.4 SRD系統(tǒng)的控制15-17
• 1.3 開關(guān)磁阻電機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容介紹18-20
• 第二章 開關(guān)磁阻電機調(diào)速模型的建立與驗證20-40
• 2.1 電機的微分描述方程20-22
• 2.2 建立有限元仿真模型22-23
• 2.3 電機磁鏈和轉(zhuǎn)矩曲線的獲取23-29
• 2.3.1 有限元軟件仿真獲取23-26
• 2.3.2 實驗驗證26-29
• 2.4 在Simulink中建立SRD系統(tǒng)模型29-35
• 2.4.1 建立開關(guān)磁阻電機線性模型29-31
• 2.4.2 建立開關(guān)磁阻電機非線性模型與SRD系統(tǒng)模型31-35
• 2.5 Simplorer與Maxwell聯(lián)合仿真驗證35-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第三章 電流斬波與角度控制策略的仿真研究40-53
• 3.1 CCC方式PI控制策略的仿真研究40-43
• 3.1.1 SRD系統(tǒng)的PI控制仿真分析40-42
• 3.1.2 突加負載情況下的PI控制仿真分析42-43
• 3.2 PI控制算法的改進43-46
• 3.2.1 添加飽和校正環(huán)節(jié)43-45
• 3.2.2 根據(jù)速度微分量調(diào)節(jié)積分值45-46
• 3.3 導通角度選擇與相控方式46-52
• 3.3.1 導通角度的選取46-50
• 3.3.2 兩相起動與缺相運行50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于TMS320F2812的SRD系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計53-68
• 4.1 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動整體系統(tǒng)設(shè)計53-54
• 4.2 基于DSP的通用控制板設(shè)計54-61
• 4.2.1 DSP控制板電源設(shè)計55-56
• 4.2.2 電流檢測電路設(shè)計56-57
• 4.2.3 位置檢測電路設(shè)計57-59
• 4.2.4 驅(qū)動信號輸出電路59
• 4.2.5 通信電路設(shè)計59-61
• 4.3 軟件設(shè)計部分61-66
• 4.3.1 主程序的結(jié)構(gòu)61-63
• 4.3.2 程序的初始化63
• 4.3.3 中斷服務(wù)程序與其他子程序63-65
• 4.3.4 測速與位置計算子函數(shù)65-66
• 4.3.5 通信子程序66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第五章 試驗平臺的搭建與測試68-75
• 5.1 試驗系統(tǒng)整體介紹68-69
• 5.2 導通角度的調(diào)整對電流波形的影響69-70
• 5.3 空載起動試驗70-72
• 5.4 負載試驗72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 全文總結(jié)75-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-83
• 附件83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 司利云,劉震;開關(guān)磁阻電動機電流控制方式仿真與研究[J];計算機仿真;2005年02期

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本文編號：874472