文档介绍：目录
1 绪论 1
2 设计要求 1
3 系统结构及特点 1
SRD的组成及工作原理 1
SRD主要技术特点 3
4 开关磁阻电机软特性的实现原理 4
开关磁阻电机软特性分析 4
开关磁阻电机软特性实现原理 4
转矩的计算 4
开关磁阻电机软特性调速系统控制策略 6
5 开关磁阻电机软特性的软件设计 7
软件设计概述 7
主程序设计 8
软特性的实现 9
PI调节器的设计 10
子程序设计 12
可视化控制软件PC master 15
监控界面 16
监测功能 16
6 结束语 17
致谢 18
参考文献 19
附录程序清单………………… ………20
1 绪论
开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SR电机)结构简单、坚固,可靠性高,效率高,在一些要求高精度的电力拖动设备的控制系统中具有很多的优势。开关磁阻电机及其调速控制系统(Switched Reluctance Drive,简称SRD)是位置、速度和电流三闭环控制系统,是典型的机电一体化产品,有着广泛的应用前景。
近几年来开关磁阻电机在许多电力传动领域得到了广泛的应用,比如在城市电动汽车、矿山井下电动机车、油田抽油机、家电领域上都可以与直流调速电机和变频调速电机一较长短。随着电力电子技术和控制技术的发展,开关磁阻电机及其调速控制系统将有更广泛的发展和应用前景。
目前在许多生产机械中,比如,电动汽车、游梁抽油机、电动钻机等需要具有软特性的电机驱动,即直流电动机的串励特性。而开关磁阻电机具有起动电流小、控制灵活等优点,因此研究开关磁阻电机软特性调速系统具有十分重要的意义。开关磁阻电机软特性调速系统的研究,将拓宽开关磁阻电机的研究和应用领域,并且对推动我国电气传动领域的发展也具有十分重要的现实意义。
2 设计要求
本课题设计的开关磁阻电机软特性调速系统,其主要功能有:正反转、大范围内平滑调速;软特性参数的在线调整;软、硬特性运行方式的选择,并具有各种保护功能。具体研究内容如下:
⑴学习DSP56F803的使用,设计以该芯片为核心的SR电机软特性调速系统,实现软特性曲线给定及调速、电机正反转,转速、电流的显示功能。,
⑵研究开关磁阻电机的转矩与电流之间的关系,实现一种较为简便、快速、实用的计算转矩的方法。
⑶开关磁阻电机软特性调速系统的软件设计,使系统能够实现电机起动,软特性调速和保护功能。并利用PC master的可视化控制软件。能够在上位机上实现对系统的实时监控功能。
3 系统结构及特点
SRD的组成及工作原理
SRD主要由SR电机、功率变换器、控制器和位置检测器四部分组成,如图1所示[1]。
SR电机是SRD系统中实现机电能量转换的部件,也是SRD系统有别于其他电机驱动系统的主要标志,它的结构和工作原理与传统的交直流电动机有着根本的区别。它遵循
“磁阻最小原理”—磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合,产生磁拉力形成转矩。因此,它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以SR电机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构,并且定转子极数不同。
三相交流电
功率变换器
SRM
外部给定
微机控制器
电流检测
位置检测
负载
图1 SRD基本构成
图2 SR电机工作原理
图2表示三相SR(12/8极)电机的横截面和一相电路的原理示意图。S1、S2是电子开关,D1、D2是二极管,E是直流电源。当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线Oa不重合时,开关S1、S2合上,A相绕组通电,电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场,磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的,此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导,因此,转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用,使转子逆时针方向转动,转子磁极的轴线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和Oa轴线重合时,转子已达到平衡位置,即当A相定、转子极对极时,切向磁拉力消失,转子不再转动。此时打开A相开关S1、S2,合上B相开关,即在A相断电的同时B相通电,建立以B相定子磁极为轴线的磁场,电动机内磁场沿顺时针方向转过30°,转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15°。依此类推,定子绕组A-B-C三相轮流通电一次,转子逆时针转动了一个转子极距(),对于三相12/8极开关磁阻电机,==45°,定子磁极产生的磁场轴线则顺时针移动了3×30°=90°空间角。可见,连续不断地按A-B-C-A的顺序分别给定子各相绕组通电,电动机内磁场轴线沿A-B-C