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开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive简称SRD),因其结构简单、成本低廉、在宽广的调速范围内均具有高效率等诸多优点,成为普通交流传动系统和直流传动系统强有力的竞争者,是当代电气传动领域的热门课题之一。然而其在精确建模、减小转矩脉动和噪声、无位置传感器等方面仍有待于进一步的研究和完善。
本文首先简要介绍了开关磁阻电机及其调速系统的发展过程与研究现状,然后对开关磁阻电机及其调速系统的基本结构、工作原理和特点进行了较为详细的阐述。在深入分析了开关磁阻电机模型的基础上,以三相12/8极1.5KW开关磁阻电机为对象,研究设计了开关磁阻电机调速系统。进一步分析了各种控制策略和控制方法,选择了电压PWM控制方法,使用PID算法实现了速度闭环控制,取得了良好的效果。在硬件方面,系统以DSP和CPLD为控制核心,实现了开关磁阻电机的全数字化控制。针对本方案中的小功率开关磁阻电机,对功率模块进行深入比较和选型,完成了功率驱动电路的搭建。在核心控制电路方面,根据开关磁阻电机原理,设计了位置检测电路、电流温度检测电路、键盘显示电路和CAN总线通讯电路。控制软件采用C语言进行模块化编程,设计了起动子程序、PID调速子程序、PWM发生子程序、位置及速度检测子程序、CAN通信子程序等。总体系统具有控制灵活、操作方便、容易实现复杂的控制算法等优点。最后,在深入研究CAN总线原理的基础上,设计了CAN总线的应用层协议、CAN模块电路,与煤矿监控系统实现了CAN总线多机通信。
最终本文用该设计进行了开关磁阻电机控制的初步试验,有了一定的实验数据和成果,在软硬件两方面对开关磁阻电机控制系统研究这一课题的进行了有益的探索和实践。