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4kW开关磁阻电机控制与驱动系统设计

董亮  
【摘要】: 本文首先介绍了开关磁阻电机调速系统(SRD)在国际国内的发展状况,并介绍了开关磁阻电机调速系统的构成、应用领域和目前的研究热点;并对开关磁阻电机(SRM)的运行原理和电磁特性及数学模型进行了阐述,建立了开关磁阻电机的线性电感模型,在此基础上分析了开关磁阻电机的电磁转矩和绕组电流,进而得到开关磁阻电机的速度控制方法。 其次,详细介绍了开关磁阻电机调速系统的各个组成部分,并介绍了目前常用的控制方法,分析了各种控制方法的优缺点,在此基础上,本文结合4kW/513V、三相12/8极开关磁阻电机进行了系统软硬件设计。硬件设计包括对开关磁阻电机调速系统的功率变换器主电路的设计及参数选择,设计中采用功率MOSFET作为主开关器件,以驱动芯片TLP250为核心设计驱动电路;同时还设计了为驱动电路和控制电路供电的辅助开关电源;以单片机AT89C51和电机智能控制模块为核心设计控制电路;此外还设计了位置检测电路、电流检测电路、逻辑综合电路和数码显示电路等。其中电机智能控制模块实现速度、电流双PI调节、PWM生成、电流保护、斩波比较等功能;单片机负责判断转子的位置信息,并综合各种保护信号和给定信息,以及转速情况,给出相通断信号及电流斩波阈值。在控制软件设计中采用模块化编程,增强了程序的通用性和可读性。 最后,硬件电路板和相应软件程序调试成功后,对所设计的开关磁阻电机控制与驱动系统进行实验,并实际应用于碾磨机上,分析实验结果,实验结果验证了系统设计的合理性。


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