開關磁阻電機調速系統設計

電氣自動化論文編號:ZD509 論文字數:40579,頁數:77，有開題報告，任務書，文獻綜述,
 目　錄
摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章  緒論………………………………………………………………………1

 1.1開關磁阻電機的發展概況……………………………………………………1
  1.1.1國外發展概況 ……………………………………………………1
     1.1.2 國內發展概況……………………………………………………2
 1.2 開關磁阻電機調速系統的性能特點 …………………………………3
 1.3開關磁阻電機調速系統的研究方向 ………………………………………5
 1.4 本文的主要研究內容………………………………………………………7
 
第2章 開關磁阻電機調速系統設計及其數學模型 …………………8
 2.1 開關磁阻電機調速系統的結構及功能 ……………………………………8
  2.2 開關磁阻電機基本結構 …………………………………………………9
    2.3開關磁阻電機工作原理 …………………………………………………10
 2.3.1 開關磁阻電機的數學模型……………………………………12
 2.3.2 數學模型的求解方法 ……………………………………………13
 2.4  開關磁阻電機工作的基本分析…………………………………………14
 2.4.1電感與轉子位置角的關系………………………………………14
    2.4.2 電磁轉矩的分析……………………………………………………15
 2.4.3 繞組電流的分析……………………………………………………16
 2.4.4 轉速的控制…………………………………………………………17
 
第3章 功率變換器設計…………………………………………………………19
 3.1 功率變換器主電路及比較…………………………………………………19
 3.2開關磁阻電機主電路的的選用依據和原則………………………………23
 3.3主開關和續流二極管的選用依據和原則…………………………………23
 3.4功率變換器的設計……………………………………………………… 25
 3.4.1電路的設計…………………………………………………………25
 3.4.2元器件定額及選型…………………………………………………27
 3.4.3  IGBT驅動電路的設計……………………………………………29
 
第4章 開關磁阻電機控制器的設計與實現………………………………33
 4.1 SRM基本控制原理介紹 ………………………… ………………………33
 4.1.1正反轉控制…………………………………………………………33
 4.1.2開關磁阻電機控制方式……………………………………………33
 4.1.3 各控制方式的特點…………………………………………………34
 4.2 控制器控制方式的確定…………………………………………………34
 4.3 控制器的硬件設計與實現………………………………………………35
 4.3.2硬件描述語言（HDL）簡介…………………………………………36
 4.3.3 CPLD介紹……………………………………………………………37
 4.3.4器件介紹……………………………………………………………39
 4.4 硬件電路的設計 …………………………………………………………42
 4.4.1 位置傳感器輸入電路………………………………………………42
 4.4.2 PI環電路……………………………………………………………45
 4.4.3 相信號輸出與邏輯綜合電路………………………………………47
 4.4.4 角度細分電路 ……………………………………………………49
 4.4.5優先編碼電路的設計………………………………………………53
 4.5電路的抗干擾設計 …………………………………………………………53
 4.5.1屏蔽技術 ……………………………………………………………53
 4.5.2電路板的抗干擾設計 ………………………………………………53
 
第5章試驗結果數據分析………………………………………………………54
 
 5.1 試驗裝置與試驗原理 ……………………………………………………54
 5.1.1 試驗裝置……………………………………………………………54
 5.1.2 試驗原理 …………………………………………………………55
 5.2 穩態運行性能測試………………………………………………………55
 5.3 系統動態性能測試………………………………………………………56
 5.3.1系統動態性能測試………………………………………………56
 5.3.2 帶負載時的動態性能 ……………………………………………56
 5.4 實驗波形與分析…………………………………………………………59
 5.4.1 整流橋輸入電流波形  ……………………………………………59
 5.4.2 繞組電壓波形 ……………………………………………………59
 5.4.3 繞組電流波形 ……………………………………………………60
 5.5轉矩與電流關系曲線及其分析……………………………………………62
 5.6 SR電動機運行時的轉矩脈動與噪聲……………………………………62
 5.6.1 SR電動機的轉矩脈動分析…………………………………………62
 5.6.2 SR電動機的噪聲分析………………………………………………63
結束語…………………………………………………………………………………65
參考文獻………………………………………………………………………………67
致謝……………………………………………………………………………………69

摘 要:  開關磁阻電機是上個世紀80年代出現的一種新型機電一體化的可控調速驅動系統。具有極其優良的性能和廣泛的應用前景。它是隨著微電子技術、控制技術、電力電子技術和現代計算機技術的發展而發展起來的。它具有結構簡單、運行可靠、控制靈活及效率高等突出特點，由其構成的調速系統(SRD)具有交、直流調速系統所沒有的優點。目前己經在多個工業部門得到應用。              
     本文介紹了開關磁阻電機的發展歷史、現狀和發展方向及其開關磁阻電機控制器的原理框圖著重對各組成部分進行了設計,其中介紹了SRM的工作原理并對電機的運行進行了分析；分析了各種不同功率變換器的工作原理并對其性能進行了比較，設計了功率變換器和驅動電路；設計了功率變換器的保護電路；論文對開關磁阻電動機控制系統的傳遞函數進行了研究和分析，對數字控制器參數進行初步估算。對IGBT模塊的驅動和保護進行了研究，對保護網絡元件參數的求解進行了理論推導并得出了一種切實可行的參數選擇方法。分析了開關磁阻電機的控制方式并介紹了EDA技術在控制器中的應用；并復雜可編程器(CPLD)和VHDL語言進行了簡單的論述。本文設計了CPU+CPLD控制器的硬件電路，其中包括邏輯電路的設計和模擬電路的設計。文章還簡單的對SR電機的噪聲進行了簡要的分析。
 最后，進行了實驗并測試出各類數據和曲線，測定了控制器的性能。根據測試的結果，分析了這種功率變換器的運行模式，給出了相關參數的估算公式，為功率變換器的工程設計提供了指南.通過仿真分析，證實了系統運行的可行性。

 關鍵詞：開關磁阻電機驅動器（SRD），開通角，關斷角，電流斬波，功率變換器，位置檢測