【摘 要】
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开关磁阻电机调速系统（Switched Reluctance Driver,SRD）兼具异步电机调速系统和直流电机调速系统的优点,将开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）与先进电机控制技术融为一体,结构简单、控制灵活,可在较宽的速度范围内进行调节,能够实现仅靠较小的电流顺利启动并进行精准控制,具有高精度、快响应、频率高和输出转矩高的性能特点,可适用于多种复杂场景
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开关磁阻电机调速系统（Switched Reluctance Driver,SRD）兼具异步电机调速系统和直流电机调速系统的优点,将开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）与先进电机控制技术融为一体,结构简单、控制灵活,可在较宽的速度范围内进行调节,能够实现仅靠较小的电流顺利启动并进行精准控制,具有高精度、快响应、频率高和输出转矩高的性能特点,可适用于多种复杂场景下使用,具有较高的实用性。首先,本文针对开关磁阻电机的基本结构、工作原理和电机基本方程进行了分析学习,研究了电机本体线性模型、准线性模型和非线性模型。通过Matlab/Simulink仿真软件对电机控制系统进行仿真建模,建立了SRM闭环控制系统的仿真模型,分析电机在电流斩波控制、电压斩波控制和直接转矩控制下的不同响应性能,从而对电机控制策略进行较为深入的理解与掌握。针对常用的比例积分微分（Proportion Integral Differential,PID）闭环控制算法与引入神经网络进行参数调节的闭环控制算法进行了研究与电机运行结果的分析,确定了本次设计中将要采用的电机控制策略与算法。其次,完成了基于STM32芯片的大功率SRM控制系统的电路设计与底层软件编写。电机主控部分主要包括芯片的外围电路、接口电路、检测电路、保护电路和电源电路等,驱动部分主要由功率驱动芯片和功率变换电路等组成。功率变换电路使用每相不对称半桥的上下桥臂各并联四个场效应管和两个续流二极管的结构,使驱动电路能够承受驱动过程中的较大电流,满足电机驱动的要求。为实现对电机转子位置的准确检测,选用光电编码器模块获取转子位置信息。利用Cadence完成了电机驱动控制电路板的原理图设计和PCB电路板的设计与布线,并对所设计电路板进行了焊接制作与测试分析,完成了电路板的制版工作。最后,通过对开关磁阻电机控制算法的仿真建模实验结果和所设计的硬件电路平台,选取了合适的控制算法,完成了底层驱动软件代码的开发。对所设计的开关磁阻电机硬件与软件控制系统进行测试,实现了电机在所设计的电机控制系统下的稳定运行。
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