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数字化开关磁阻电机非线性控制策略的研究

作　者: 张靖娴
导　师: 王艳
学　校: 北京交通大学
专　业: 电机与电器
关键词: 开关磁阻电机有限元仿真非线性模型模糊控制策略数字控制电动汽车液晶显示
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

开关磁阻电机(SR电机)驱动系统(SRD)是一种先进的机电一体化装置,其以优良的调速性能日益受到人们的关注,显示了强大的市场竞争力。本文的主要工作为SRD仿真的研究、SRD数控系统硬件的改进和软件的编写。论文首先对30kW12/8极三相开关磁阻电机进行二维有限元仿真,获取电机的静态电磁数据描绘电机的电磁特性,并在此基础上建立了SR电机的非线性仿真模型,分别对“电流PWM”和“电压PWM”控制方式下SR电机相电流、合成转矩进行了仿真。为了提高SR电机的性能,减小转矩波动。研究了模糊电流补偿控制,模糊电流补偿瞬时转矩控制,并将这两种控制策略结合已经建立的SRD仿真模型进行了系统仿真。其次,结合实验室在研的“电动汽车用开关磁阻电机驱动系统”项目,对已有的SR电机控制板进行改进,设计作为电动汽车控制板所需的硬件电路,人机接口电路等,并在硬件电路的基础上编写控制软件,实现控制、显示、通信等基本功能。最后,为了验证控制系统软硬件设计的正确性,进行了SR电机的空载和负载实验,进行了与电池管理系统的通信实验,并对电机实验的波形进行了分析与总结。另外也提出了自己工作中的不足以及下一步应做的工作。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 开关磁阻电机的发展概况及研究方向  11-13
    1.1.1 发展概况  11-12
    1.1.2 SRD存在的问题及研究方向  12-13
  1.2 选题背景及意义  13
  1.3 转矩控制技术  13-14
  1.4 模糊控制技术  14-15
  1.5 本文的主要研究内容  15-17
2 开关磁阻电机及其驱动系统的基本原理  17-22
  2.1 开关磁阻电机的基本结构及原理  17-19
    2.1.1 SRM的结构、工作原理  17-18
    2.1.2 SRM的特点  18-19
  2.2 开关磁阻电机驱动系统的基本构成  19-20
  2.3 开关磁阻电机的控制方式及特点  20-22
3 基于Simulink的开关磁阻电动机驱动系统仿真研究  22-46
  3.1 开关磁阻电动机静态磁链数据的采集与处理  22-26
    3.1.1 静态磁链数据采集原理与方法  22-24
    3.1.2 测量数据的处理  24-26
  3.2 开关磁阻电机驱动系统非线性动态模型  26-32
    3.2.1 电流PWM控制模型  26-30
    3.2.2 电压PWM控制模型  30-32
  3.3 模糊电流补偿控制的研究  32-38
    3.3.1 模糊电流补偿控制原理  32-33
    3.3.2 控制系统具体设计  33-36
    3.3.3 控制系统仿真  36-38
  3.4 模糊电流补偿瞬时转矩控制的研究  38-44
    3.4.1 模糊电流补偿瞬时转矩控制原理  38-39
    3.4.2 转矩分配函数  39-41
    3.4.3 控制系统结构设计  41-43
    3.4.4 控制系统仿真  43-44
  3.5 仿真中要注意的问题  44-46
4 电动汽车用开关磁阻电机数字控制器的硬件设计  46-67
  4.1 控制系统整体方案的设计  47-48
  4.2 DSP最小系统的设计  48-52
    4.2.1 芯片硬件资源的分配  48-50
    4.2.2 复位电路以及存储器扩展电路的设计  50-51
    4.2.3 TMS320LF2407A存储器扩展接口  51-52
  4.3 信号采集电路  52-57
    4.3.1 位置信号的采集  52-54
    4.3.2 相电流的采集  54-56
    4.3.3 各种故障信号采集电路  56-57
  4.4 信号输出电路  57-60
    4.4.1 电压PWM电路  57-59
    4.4.2 逻辑综合电路  59-60
  4.5 人机接口电路  60-63
    4.5.1 液晶显示接口电路  60-62
    4.5.2 按键接口电路  62-63
  4.6 通信接口电路  63-64
  4.7 硬件设计的抗干扰问题的考虑  64-65
  4.8 硬件调试的注意事项及遇到的问题  65-67
5 开关磁阻电机控制器的软件设计  67-83
  5.1 DSP资源的分配及控制器程序框架设计  67-70
  5.2 系统初始化部分程序介绍  70-71
  5.3 循环运行背景主程序分析  71-72
  5.4 中断程序分析  72-75
    5.4.1 T1周期中断  72-73
    5.4.2 T2周期中断  73-74
    5.4.3 CAPTURE中断  74-75
  5.5 相关子程序分析  75-78
    5.5.1 双闭环控制子程序  75-76
    5.5.2 模糊电流补偿子程序  76-77
    5.5.3 测速子程序  77-78
  5.6 人机接口程序的设计  78-81
    5.6.1 液晶显示程序的设计  78-80
    5.6.2 按键处理程序的设计  80-81
  5.7 软件抗干扰问题的考虑  81-83
6 实验与结论  83-91
  6.1 实验装置  83-84
  6.2 实验波形分析  84-89
    6.2.1 无主电路的测试  84-86
    6.2.2 空载实验  86-87
    6.2.3 负载实验  87-89
  6.3 总结与展望  89-91
    6.3.1 结论  89-90
    6.3.2 存在问题和下一步的工作  90-91
参考文献  91-93
附录A 实验照片  93-94
作者简历  94-96
学位论文数据集  96

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