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开关磁阻电机直接转矩控制系统的分析与研究

作　者: 蔡森
导　师: 王克成
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 开关磁阻电机 直接转矩控制 转矩脉动 有限元分析
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


开关磁阻电机结构简单坚固,成本较低,可靠性较高,调速范围广,因此受到世界各国学者的关注。但由于开关磁阻电机(SRM)的双凸式结构使电机在转动时易产生极大转矩脉动、噪声。所以本文从减小转矩脉动的角度入手,研究如何改善开关磁阻电机转矩脉动和噪声的有效控制策略。本文结合交流电机直接转矩控制理论推导出开关磁阻电机直接诶转矩控制理论,通过对开关磁阻电机数学模型的建立推导出开关磁阻电机直接转矩控制模型,并且通过MATLAB仿真软件观测到电机的磁链、电流、转矩的变化,证明了直接转矩控制方法可以有效的抑制转矩脉动,降低噪声。其次本文基于有限元分析软件Ansoft,通过二维静态磁场和瞬态磁场分析得出了开关磁阻电机的静态转矩、磁链等参数以及电流、转矩的变化曲线,这些数据为以后控制开关磁阻电机提供了价值。再次本文以TMS320F2812 DSP作为核心控制器,设计开关磁阻电机的外围电路,包括功率变换器,电流检测模块,电压检测模块,位置检测器及其他功能的辅助电路。根据开关磁阻电机直接转矩控制策略,基于CCS3.3软件完成了开关磁阻电机的软件系统设计,并采用C语言编写了直接转矩控制程序及相关的子程序,为进一步开发开关磁阻电机打下了基础。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1. 绪论  9-11
  1.1 开关磁阻电机的发展历史及现状  9
  1.2 直接转矩控制技术的发展历史及现状  9-10
  1.3 本课题主要工作  10-11
2. 开关磁阻电机的数学模型及调速原理  11-18
  2.1 开关磁阻电机的结构及运行原理  11
  2.2 开关磁阻电机的控制系统构成  11-13
  2.3 开关磁阻电机及驱动系统的特点  13-14
  2.4 开关磁阻电机的数学模型  14-16
    2.4.1 开关磁阻电机方程  14-15
    2.4.2 开关磁阻电机的机械方程  15-16
  2.5 开关磁阻电机的运行特性  16-18
3. 基于Ansoft 的开关磁阻电机有限元分析  18-35
  3.1 电磁场基本理论  18-19
    3.1.1 麦克斯韦方程组  18
    3.1.2 电磁场求解的边界条件  18-19
  3.2 Ansoft 电磁场分析软件介绍  19-20
  3.3 SRM 有限元仿真模型的建立  20-24
    3.3.1 SRM 模型的创建与外部电路的设计  20-24
  3.4 设置求解条件  24
  3.5 计算与求解  24
  3.6 仿真结果  24-30
    3.6.1 静态场仿真结果  24-30
    3.6.2 静态场仿真结果  30
  3.7 瞬态场仿真结果  30-33
    3.7.1 基于Maxwell 2D 的电流斩波控制仿真  31-33
    3.7.2 瞬态场仿真结果分析  33
  3.8 有限元分析与开关磁阻电机  33-34
  3.9 本章总结  34-35
4. 开关磁阻电机直接转矩控制  35-43
  4.1 开关磁阻电机直接转矩控制技术  35-42
    4.1.1 开关磁阻电机的数学模型分析  35-37
    4.1.2 开关磁阻电机直接转矩控制  37-38
    4.1.3 电压空间矢量的构建  38-40
    4.1.4 磁链整定和转矩调节  40-42
  4.2 本章总结  42-43
5. 开关磁阻电机直接转矩控制系统仿真实现  43-53
  5.1 matlab/simulink 仿真软件简介  43
  5.2 开关磁阻电机直接转矩控制系统建模  43-48
    5.2.1 直接转矩控制原理图  43-44
    5.2.2 开关磁阻电机模型  44-47
    5.2.3 功率变换器结构  47
    5.2.4 定子磁链扇区判断  47-48
    5.2.5 开关表的建立  48
  5.3 开关磁阻电机的matlab 仿真结果分析  48-52
  5.4 本章总结  52-53
6.SRM 调速系统的软件及硬件实现  53-65
  6.1 系统硬件电路的实现  53-61
    6.1.1 TMS320F2812 数字信号处理器简介  53-55
    6.1.2 位置检测的电路设计  55-57
    6.1.3 功率变换器主电路设计  57-59
    6.1.4 相电流检测的电路设计  59-61
  6.2 SRM 系统的软件设计  61-64
    6.2.1 主程序模块流程图  61-63
    6.2.2 换相逻辑和转速测定  63-64
  6.3 本章总结  64-65
7. 结论  65-67
  7.1 总结  65-66
  7.2 展望  66-67
参考文献  67-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 磁阻电机
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