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《河北工业大学》 2004年
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开关磁阻电动机高性能控制系统的研究

黄雷  
【摘要】: 开关磁阻电动机(简称SRM或SR电机)具有结构简单、成本低、控制灵活等特点,由其构成的调速系统(简称SRD)具有交、直流调速所没有的优点,正在显示出强大的市场竞争力。本文以0.75KW四相(8/6极)开关磁阻电动机控制系统的高性能控制策略及其系统设计为主题展开了理论研究和应用。 在介绍了SR电机及其控制系统设计研究的发展现状之后,本文首先分析了SRM的基本原理、数学模型和基本的调速方式。随后介绍了SRM功率变换主电路的两相斩波方式,并以TI的TMS320F240 DSP控制器为核心设计了实验系统,针对SRM的特点,充分利用了DSP的硬件资源,设计了相应的外围硬件检测、保护、控制及人机接口电路,使控制系统结构紧凑、可靠性高。介绍了SRM线性化仿真模型,以及DSP的控制软件设计。 开关磁阻电动机的最重要的缺点就是转矩脉动,它直接影响着驱动系统的输出性能。本文介绍了能够消除SRM的转矩脉动,提高SRD性能的几种新型控制策略,即SRM的直接转矩控制、基于模糊逻辑的关断角θ_(off)的优化控制,并进行了仿真。研究了能够消除转矩脉动,提高SR在位置控制中定位精度的微步控制。基于开关磁阻电动机的线性模型,推导出其矩角特性,根据转矩星型图对换相时的相绕阻电流进行控制,用换相区代替换相点使各相电流为阶梯波,从而在空间得到多个派生转矩矢量,使电机的步进角减小,增加了转矩得平滑性,从而减小了转矩脉动。研究表明,采用微步控制后,可有效地减小电流波动。为了验证系统的可行性,本文利用MATLAB6.0中的动态仿真工具SIMULINK对系统的动静态性能进行了仿真分析。仿真和实验结果基本一致,证明了该系统的可行性,系统具有良好的速度和位置控制能力,有着广阔的发展前景。 最后,本文研究了SRD在电动执行器中的应用。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM351

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