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基于转矩分配的开关磁阻电机模糊PI控制系统研究

作　者: 姜云峰
导　师: 周永勤
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 开关磁阻电机 模糊PI 转矩分配函数 转矩脉动
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


开关磁阻电机调速系统具有调速性能优良,结构简单,可靠性高,价格低等优势。近年来受到广泛关注。但是开关磁阻电机特殊的结构造成它的转矩脉动比较大。开关磁阻电机可控参数比较多,如相绕组电压,起始导通角,关断角。同时也因为它严重的非线性特征,不同转速条件下需要不同的控制策略予以配合,造成它的控制方式比较复杂。论文以开关磁阻电机调速系统大范围参数整定和转矩脉动抑制为研究主题,以促进低转矩脉动、高性能开关磁阻调速电机设计开发工作的进一步发展。论文介绍了开关磁阻电机及其调速系统的发展概况,开关磁阻电机调速系统的研究状况。通过对开关磁阻电机基本结构、工作原理和基本方程式的分析,建立电感数学模型,对各主要变量之间的关系进行了分析。对系统各部分MATLAB模型的建立方法做了介绍,并根据系统的MATLAB模型进行仿真,通过分析表明模糊PI速度控制有更宽的调速范围,能减小转矩超调和响应时间。转矩分配函数法有效的减小了转矩的脉动。在此基础上讨论了SRD系统使用的控制方式。以TMS320LF2407为核心设计了系统的硬件电路和软件流程。硬件电路主要设计了功率变换器主电路及其驱动电路,位置检测电路,A/D转换电路,PWM输出电路,CPLD逻辑综合电路,过电流保护电路。软件流程包括主程序,起动子程序和初始化程序的流程。最后设计了简易的实验方案,搭建实验台,对控制系统进行了实验研究,实验数据和实验结果验证了控制系统的真实性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 概述  10-12
    1.1.1 开关磁阻电动机的发展  10-11
    1.1.2 开关磁阻电机控制系统的应用现状  11-12
  1.2 开关磁阻电机的研究状况  12-13
    1.2.1 国内外的主要研究方向  12-13
    1.2.2 SRM转矩脉动抑制方法  13
  1.3 论文的主要研究内容  13-15
第2章 开关磁阻电机的基本结构与工作原理  15-23
  2.1 开关磁阻电机的基本结构  15
  2.2 开关磁阻电机的工作原理  15-16
  2.3 开关磁阻电动机的基本方程式  16-17
  2.4 开关磁阻电动机的线性分析  17-22
    2.4.1 开关磁阻电动机的线性电感模型  17-19
    2.4.2 基于简化线性模型的开关磁阻电动机绕组磁链分析  19-20
    2.4.3 线性模型绕组电流分析  20-21
    2.4.4 线性模型电磁转矩的分析  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章 基于转矩分配的SRM模糊PI控制系统设计与仿真  23-35
  3.1 SRM控制系统的组成  23-24
  3.2 转矩分配函数的设计  24-25
  3.3 模糊PI速度控制器的设计  25-30
    3.3.1 模糊控制的基本原理和设计方法  25-28
    3.3.2 模糊PI速度控制器的设计  28-30
  3.4 转矩滞环跟踪控制单元设计  30-31
  3.5 开关角度的选取  31-32
  3.6 转矩脉动的量化  32
  3.7 仿真研究  32-34
    3.7.1 MATLAB/SIMULINK语言简介  32-33
    3.7.2 基于转矩分配的SRM模糊PI控制器仿真研究  33-34
  3.8 本章小结  34-35
第4章 控制系统软硬件设计与实现  35-49
  4.1 总体设计方案  35-36
  4.2 系统硬件电路设计  36-44
    4.2.1 功率变换器主电路  36-37
    4.2.2 驱动电路的选择与设计  37-38
    4.2.3 位置检测电路设计  38-40
    4.2.4 电流检测电路设计  40-41
    4.2.5 DSP外围电路设计  41-43
    4.2.6 CPLD数字逻辑综合电路设计  43
    4.2.7 过流保护电路  43-44
  4.3 系统软件设计  44-48
    4.3.1 SRD系统调速控制方式  45-46
    4.3.2 主程序  46
    4.3.3 初始化子程序  46-47
    4.3.4 起动子程序  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章 实验分析  49-53
  5.1 实验测试台情况  49-50
  5.2 实验结果分析  50-52
  5.3 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

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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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