开关磁阻电机控制系统.马宏志

编号：（）字号本科生毕业设计题目：姓名：学号：班级：二〇〇八年六月开关磁阻电机控制系统设计马宏志21040395电气工程及其自动化04-3班中国矿业大学本科生毕业设计姓名：马宏志学号：21040395学院：应用技术学院专业：电气工程及其自动化设计题目：开关磁阻电机控制系统设计专题：指导教师：蒯松岩职称：讲师2008年6月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级电气04-3学生姓名马宏志任务下达日期：2008年3月15日毕业设计日期：2008年3月15日至2008年6月10日毕业设计题目：开关磁阻电机控制系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.了解开关磁阻电机工作原理2.设计系统主回路(主要包括IGB功率器件选型，驱动、保护电路参数设计)。3.采用Matlab/Simulink实现开关磁阻电机电压PWM控制系统的仿真。4.采用单片机或者DSP处理器设计开关磁阻电机控制器，给出硬件电路设计电路原理图和软件流程图院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要开关磁阻电机调速系统是一种新型电机调速系统，结构简单，成本低，调速性能优异，是传统交、直流电机调速系统的强有力竞争者，具有强大的市场潜力。本文以DSP为控制核心，研究并设计了15kW三相12/8极SRM的调速实验系统，用于SRM控制技术的研究。本文概述了开关磁阻电机调速系统(SwitchedReluctanceDrive，简称SRD)及其发展和研究现状，论述了其主要研究方向，阐述和分析了开关磁阻电机的结构、运行原理以及系统控制。并且对SRD系统总体硬件结构进行了设计。采用不对称半桥型结构，在进行了相关功率器件选型计算的基础上设计了该SRD调速实验系统的功率变换器。然后，以TMS320LF2407为核心设计了开关磁阻电机控制系统的硬件电路，给出了包括电流检测、位置检测、故障保护等部分电路的详细设计，充分利用了DSP的丰富外设资源，达到了简化电路结构、提高运行可靠性的目的。另外本文讨论了开关磁阻电机控制软件的设计，采用模块化编程方法，采用基于多中断的控制程序，提高了控制软件的效率。最后，利用MATLAB/SIMULINK对上述12/8极开关磁阻电机调速系统建立了非线性仿真模型，并对该系统进行了仿真实验，实现了调速，并达到了开关磁阻电机调速系统研究和设计的预期目标，验证和深化了前文所取得一些理论成果，同时也为更近一步研究打下了基础。关键词：开关磁阻电机；调速系统；DSP；MATLAB/SIMULINK；仿真ABSTRACTSwitchedReluctanceDrivesystemisanewmotordrivesystem.Ithasmanygoodfeaturesforexamplesimplestructure,lowcostandexcellentdrivingperformance.It'sthestrongestcompetitortotraditionalACandDCdrivesystem,soithaspowerfulfuture.Thispaperdevelopedaspeedexperimentalsystemfora3-phase12/8-poleSRMof15kWbasedonTMS320LF2407DSP,whichcanbeusedforthetechnicalresearchonSRMcontrol.Thethesissummarizesthedevelopmentandresearchofswitchedreluctancedrive(SRD),discussesthemainresearchdirection.ThestructureofSRM,operationprinciple,andthecontrolschemeoftheSRDareelaboratedandanalyzed.AndthewholestructureofhardwareisschemedoutfortheSRDspeedexperimentalsystem.Adoptingthedissymmetryhalf-bridgestructure,apowerconverterisdesignedforthesystemafterselectioncalculationofthecorrespondingdevices.Then,TMS320LF2407DSPisusedtodesignthehardwarecircuitsofSRMcontrolsystem,anddesigndetailsincludingthecurrentdetection,positionsensing,faultprotectionandPWMoutputetc.areprovided.BecauseofthefulluseoftheabundantperipheralresourcesofDSP,itcomestotheaimsimplifyingthecircuitstructureandheighteningthereliability.Also,thethesisdiscussestheroutinedesigningissue.Becausethemodularizedprogrammingmethodisadopted,andmulti-interruptprocessingtechniqueisused,operationefficiencyofthecontrolsoftwareishighlyraised.Atlast,withtheMATLAB/SIMULINKanonlinearsimulationmodelfortheforegoing12/8-poleSRMcontrolsystemisestablished.Andthesimulationexperimentshavebeendoneonthismodel.Speedadjustmentisrealized,andothertargetsontheresearchanddesignofSRMcontrolsystemarereached,whichestablishesagoodfoundationforfurtherresearch.Keywords：SwitchedReluctanceMotor;DriveSystem;DSP;MATLAB/SIMULINK；Simulation目录1绪论......................................................11.1开关磁阻电机的发展概述.................................................................................11.2开关磁阻电机调速系统组成.............................................................................21.3开关磁阻电机调速系统研究现状和方向.........................................................21.4本文研究的内容.................................................................................................42开关磁阻电机原理..........................................52.1开关磁阻电机的基本结构和运行原理.............................................................52.1.1电机结构.........................................................................................................52.1.2运行的原理.....................................................................................................62.1.3电机的基本方程.............................................................................................72.2开关磁阻电机调速系统的基本控制方式.........................................................82.2.1角度控制方式(APC).......................................................................................92.2.2电流斩波方式(CCC).....................................................................................102.2.3电压斩波PWM控制方式...............................................................................112.2.4组合控制.......................................................................................................132.3系统控制方式及控制策略的确定...................................................................133SRD调速实验系统硬件设计.................................153.1SRD系统设计方案...........................................................................................153.2基于TMS320LF2407控制器的SRD系统硬件结构设计.................................163.3功率变换器设计与选型...................................................................................183.3.1功率变换器主电路的选择...........................................................................193.3.2功率开关器件的选择及参数计算......................