本文關(guān)鍵詞：基于TMS320F2812的開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)(Switched Reluctance Motor,簡(jiǎn)稱SRM)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)繞組和永磁體,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固,沒(méi)有永磁電機(jī)的退磁問(wèn)題,適合在高溫等惡劣環(huán)境中使用。此外,開關(guān)磁阻電機(jī)還具有可頻繁起動(dòng)制動(dòng)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電流比大、四象限運(yùn)行和調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn),在泵類、油田、紡織業(yè)、機(jī)床設(shè)備以及電動(dòng)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(jī)雙凸極的結(jié)構(gòu)使其磁場(chǎng)具有非線性的特點(diǎn),電機(jī)局部飽和嚴(yán)重,對(duì)鐵芯損耗的分析較為困難。此外轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)和噪聲是限制開關(guān)磁阻電機(jī)推廣應(yīng)用的瓶頸。本文進(jìn)行了以下研究工作：(1)建立了開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)有限元仿真得到電機(jī)磁鏈相對(duì)于電流和位置的曲線,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)方法是先固定電機(jī)轉(zhuǎn)子位置,再向電機(jī)施加電壓脈沖,測(cè)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(shí)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(jìn)行進(jìn)一步處理,得到轉(zhuǎn)矩-磁鏈數(shù)據(jù),在Simulink中建立了電機(jī)的非線性模型,通過(guò)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條插值可以獲得電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。然后通過(guò)Maxwell/Simplorer的聯(lián)合仿真驗(yàn)證所建模型是準(zhǔn)確有效的。(2)對(duì)控制策略進(jìn)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(shí)際電流值對(duì)積分值進(jìn)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(duì)控制器輸出進(jìn)行調(diào)整,使控制性得到改善。之后對(duì)角度控制和兩相勵(lì)磁進(jìn)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(jī)運(yùn)行狀態(tài)選擇最佳的開關(guān)角度,使電機(jī)運(yùn)行在最優(yōu)性能區(qū)。并對(duì)突加負(fù)載、多相勵(lì)磁以及缺相運(yùn)行等不同的情況分別進(jìn)行了仿真和分析。(3)搭建了開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)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(gè)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(duì)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與位置進(jìn)行判斷,輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)速,并能夠與上位機(jī)和顯示板進(jìn)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(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn),并首先測(cè)量了位置信號(hào)、電壓信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。試驗(yàn)包括空載試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn)、運(yùn)行中加減負(fù)載試驗(yàn)等,記錄了電機(jī)的轉(zhuǎn)速曲線和電流曲線。測(cè)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(jī)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(jī) 建模仿真 控制策略 有限元分析 DSP
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(jī)的原理與特性13-17
• 1.2.1 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13-14
• 1.2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)本體14-15
• 1.2.3 SRD系統(tǒng)中的功率驅(qū)動(dòng)電路15
• 1.2.4 SRD系統(tǒng)的控制15-17
• 1.3 開關(guān)磁阻電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容介紹18-20
• 第二章 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速模型的建立與驗(yàn)證20-40
• 2.1 電機(jī)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(jī)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jī)線性模型29-31
• 2.4.2 建立開關(guān)磁阻電機(jī)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(yàn)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(fù)載情況下的PI控制仿真分析42-43
• 3.2 PI控制算法的改進(jìn)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(dǎo)通角度選擇與相控方式46-52
• 3.3.1 導(dǎo)通角度的選取46-50
• 3.3.2 兩相起動(dòng)與缺相運(yùn)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(jì)53-68
• 4.1 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-54
• 4.2 基于DSP的通用控制板設(shè)計(jì)54-61
• 4.2.1 DSP控制板電源設(shè)計(jì)55-56
• 4.2.2 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)56-57
• 4.2.3 位置檢測(cè)電路設(shè)計(jì)57-59
• 4.2.4 驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出電路59
• 4.2.5 通信電路設(shè)計(jì)59-61
• 4.3 軟件設(shè)計(jì)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(cè)速與位置計(jì)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(yàn)平臺(tái)的搭建與測(cè)試68-75
• 5.1 試驗(yàn)系統(tǒng)整體介紹68-69
• 5.2 導(dǎo)通角度的調(diào)整對(duì)電流波形的影響69-70
• 5.3 空載起動(dòng)試驗(yàn)70-72
• 5.4 負(fù)載試驗(yàn)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(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 附件83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 司利云,劉震;開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)電流控制方式仿真與研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2005年02期

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本文編號(hào)：874472