小功率开关磁阻电机控制与驱动系统的设计ppt

1、LOGO论论文文题题目目小功率小功率开关开关磁阻磁阻电电机机控制控制与驱动与驱动系系统统的的设计设计LOGO论文主要内容论文主要内容 绪论绪论 开关磁阻电机基本理论分析开关磁阻电机基本理论分析 小功率开关磁阻电机驱动系统硬件设计小功率开关磁阻电机驱动系统硬件设计 小功率开关磁阻电机驱动系统软件设计小功率开关磁阻电机驱动系统软件设计 LOGO第一章：绪论第一章：绪论u 开关磁阻电机的发展开关磁阻电机的发展u 开关磁阻电机调速系统的特点和应用领域开关磁阻电机调速系统的特点和应用领域u 当前研究的热点和发展方向当前研究的热点和发展方向u 本设计的主要工作本设计的主要工作第二章：开关磁阻电机的基本理论

2、分析第二章：开关磁阻电机的基本理论分析1.开关磁阻电动机调速系统的组成开关磁阻电动机调速系统的组成2.开关磁阻电机结构与运行原理开关磁阻电机结构与运行原理3.开关磁阻电机的基本方程开关磁阻电机的基本方程4.基于理想线性模型的基于理想线性模型的SR电机的分析电机的分析5.考虑磁路饱和时考虑磁路饱和时SR电机的分析电机的分析6.SR电机的基本控制方式电机的基本控制方式7.调速系统总体方案的确定调速系统总体方案的确定 开关磁阻电动机结构与运行原理开关磁阻电动机结构与运行原理 SR电动机的运行遵循电动机的运行遵循“磁阻最小原理磁阻最小原理” 磁通总是沿磁阻最小的路径闭合。磁通总是沿磁阻最小的路径闭合。

3、三相三相12/8SR电机结构原理图电机结构原理图结论：结论： SR电动机的转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，改变电动机的转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，改变SR电动机定子绕组通电顺序，即可改变电机的转向；而改变通电相电电动机定子绕组通电顺序，即可改变电机的转向；而改变通电相电流的方向，并不影响转子转动的方向。流的方向，并不影响转子转动的方向。 经过对经过对SR电机相电感模型的分析，得出电机相电感模型的分析，得出SR电机电机平均电磁转矩解析式：平均电磁转矩解析式： 得到如下控制策略：得到如下控制策略： 在低速运行时，为了限制绕组电流不超过允许值，在低速运行时，为了限制绕组电流不超过允许值，

4、可以调节外施电压、开通角和关断角三个控制量。为了可以调节外施电压、开通角和关断角三个控制量。为了在基速以下获得恒转矩特性，则可以固定开通角和关断在基速以下获得恒转矩特性，则可以固定开通角和关断角，通过斩波控制外施电压。即低速时本设计采用电流角，通过斩波控制外施电压。即低速时本设计采用电流斩波控制（斩波控制（CCC）。）。 在基速以上、第二临界转速以下，可以保持外施电在基速以上、第二临界转速以下，可以保持外施电压不变，通过调节开通角和关断角获得恒功率特性。也压不变，通过调节开通角和关断角获得恒功率特性。也即采用角度位置控制即采用角度位置控制(APC)。22222minmaxmin1()()22o

5、ffsonravoffUNTmLLL开关磁阻电机调速系统总体方案的确定开关磁阻电机调速系统总体方案的确定 综上所述综上所述,本设计采用电流调节和控制方式相结合的调本设计采用电流调节和控制方式相结合的调节方法，在低速时采用电流斩波控制，此时电流闭环；节方法，在低速时采用电流斩波控制，此时电流闭环； 高速时采用角度位置控制即单脉冲控制，此时电流开环。高速时采用角度位置控制即单脉冲控制，此时电流开环。第三章：小功率开关磁阻电机驱动系统硬件设计第三章：小功率开关磁阻电机驱动系统硬件设计u 1.样机的参数样机的参数u 2.功率变换器的结构设计功率变换器的结构设计u 3.驱动系统设计驱动系统设计 3.1总

6、体方案设计总体方案设计 3.2控制核心控制核心AT89C51功能功能 3.3电机智能控制模块电机智能控制模块MCSRD9800 3.4位置检测部分设计位置检测部分设计 3.5电流检测部分设计电流检测部分设计 3.6角度细分电路角度细分电路 3.7D/A转换与斩波电路转换与斩波电路 3.8优先编码器优先编码器 3.9逻辑综合电路逻辑综合电路 3.10显示电路显示电路 3.11单片机最小系统单片机最小系统硬件设计硬件设计u 样机的参数样机的参数 本设计使用的开关磁阻电机是一台三相本设计使用的开关磁阻电机是一台三相128极开关磁阻电动机，电极开关磁阻电动机，电动机的主要参数如下：额定功率动机的主要参

7、数如下：额定功率4kW，额定电压，额定电压513V，额定转速，额定转速1000rmin，额定工况下绕组的平均电流，额定工况下绕组的平均电流5A，有效值电流，有效值电流9A，峰值电，峰值电流流19A。整套系统的设计都是以这些参数为基础的。整套系统的设计都是以这些参数为基础的。u 功率变换器的结构选型功率变换器的结构选型 功率变换器功率变换器 常见的主电路比较如下：常见的主电路比较如下： （1）双开关型主电路）双开关型主电路 （特别适合高压和大容量场合）（特别适合高压和大容量场合） （2）双绕组型主电路）双绕组型主电路 （主、副绕组不可能完全耦合，存在漏感及（主、副绕组不可能完全耦合，存在漏感及

8、漏磁，产生尖峰电压，需要吸收回路才能安全工作。）漏磁，产生尖峰电压，需要吸收回路才能安全工作。） （3）电容分压型主电路）电容分压型主电路 （电机的相数必须是偶数）（电机的相数必须是偶数） （4）H桥型主电路桥型主电路 （只适用于四相或四的倍数的（只适用于四相或四的倍数的SRM） （5）公共开关型主电路）公共开关型主电路 （开关器件和二极管数量减少，比较适合）（开关器件和二极管数量减少，比较适合） 功率电路的设计功率电路的设计 （三相公共开关型主电路）（三相公共开关型主电路） 驱动系统设计驱动系统设计总总体体方方案案电机智能控制模块电机智能控制模块MCSRD9800及其外围电路及其外围电路 控

9、制系统的调速方法：通过调节电机智能控制模块MCSRD9800内部的PWM波的占空比，从而改变加在绕组上的平均电压，从而改变转矩，达到调速的目的。位置检测位置检测电流检测电流检测第四章第四章 4kW开关磁阻电机驱动系统软件设计开关磁阻电机驱动系统软件设计 1.主程序主程序 2.运行子程序运行子程序 3.相中断程序相中断程序 4.INT0中断子程序中断子程序 5.软件抗干扰措施软件抗干扰措施软件设计软件设计u 1.主程序：主程序： 主程序初始化整个系统，并协调各个子程序的运行。主程主程序初始化整个系统，并协调各个子程序的运行。主程序包括系统初始化和单片机上电时系统状态的判断。序包括系统初始化和单片

10、机上电时系统状态的判断。 u 2.运行子程序：运行子程序的主要作用是启动电机由静止状态开始运转运行子程序：运行子程序的主要作用是启动电机由静止状态开始运转到设定的速度。控制器由显示板上输入给定的指令，单片机通过对输入到设定的速度。控制器由显示板上输入给定的指令，单片机通过对输入口的检测确定具体的操作。起动键按下时，单片机按照相应的起动逻辑口的检测确定具体的操作。起动键按下时，单片机按照相应的起动逻辑控制各相主开关管的通断。控制各相主开关管的通断。 u 3.相中断程序：相中断程序的作用是每当有一个位置传感器的状态发生相中断程序：相中断程序的作用是每当有一个位置传感器的状态发生变化时产生一次中断从而实现电机低速定角度电流斩波工作方式和高速变化时产生一次中断从而实现电机低速定角度电流斩波工作方式和高速变角度电压斩波工作方式的控常上，并同时由传感器每次状态发生变化变角度电压斩波工作方式的控常上，并同时由传感器每次状态发生变化所需的时间来计算电机的实际运行速度。所需的时间来计算电机的实际运行速度。 u 4.INT0中断子程序：变角度控制时，需要根据位置检测信号的跳变信中断子程序：变角度控制时，需要根据位置检测信号的跳变信息确定导通相。息确定导通相。