摘要：开关磁阻电机调速系统，Switched Reluctance Drive，简称SRD，是三十多年前才逐渐普及起来的一种新兴的传动系统。由开关磁阻电机（简称SRM）、控制器、功率转换器、位置检测器等器件组成。它是融新型电动机与电力电子技术、控制技术于一体，具有卓越的速度调节性能，是一种性能价格比较高的调速系统，具有优越的发展前景。

本文首先介绍了以开关磁阻电机为主题的发展背景和探究趋势，分析了当前开关磁阻电机调速系统的主要问题和研究热点，重点介绍了本文的主要研究内容和工作。其次介绍了SRM的结构、原理和运行时的特性，推导了数学模型并分析它的基本控制方式。然后介绍了DSP数字信号处理器的结构特点，并将其应用于该调速系统中，从而使控制更加灵活。本系统的硬件部分使用TMS320LF2407作为主控制部分，设计了电源电路、功率变换电路和检测电路等。软件部分采用模块化设计，主要设计了主程序、PID控制程序及电机驱动程序。然后在MATLAB的SIMULINK库下建立SRD仿真模型，对SRD进行了初步的数字化控制，并在不同参数下对比系统的各项性能。最终通过仿真电路调试，完成了一个满足基本技术指标的5.5kw四相8/6级SR电动机调速系统的设计。

 

关键词：开关磁阻电机调速系统、TMS320LF2407、DSP、PID控制、MATLAB

 

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1 开关磁阻电机调速系统的发展背景与发展现状-1

1.2 开关磁阻电机调速系统的发展趋势及研究热点-2

1.3 本课题研究的意义与价值-3

1.4 本课题主要研究内容及章节安排-3

第二章 开关磁阻电机调速系统基本理论-4

2.1  SRD的基本组成-4

2.1.1 开关磁阻电机-4

2.1.2 控制器-5

2.1.3 功率变换器-5

2.1.4 检测单元-5

2.2  SRM的工作原理-5

2.3  SRM的数学模型-7

2.3.1 电压平衡方程-7

2.3.2 转矩平衡方程-8

2.3.3 机电联系方程-8

2.4  SRM的基本控制方式-8

2.4.1 电流斩波控制（CCC）-10

2.4.2 角度位置控制（APC）-11

2.4.3 电压PWM控制（CVC）-11

2.5 本章小结-12

第三章 基于DSP的开关磁阻电机调速系统硬件设计-13

3.1 总体控制方案-13

3.2  TMS320LF2407控制电路设计-13

3.2.1 TMS320LF2407的结构特点-13

3.2.2 控制器硬件总体方案的设计-14

3.2.3 基于TMS320LF2407最小系统的设计-15

3.3 功率变换器设计-17

3.3.1 功率变换器的选择-17

3.3.2 功率电路的设计-19

3.3.3 功率器件定额参数计算及选型-19

3.4 转子位置检测电路设计-20

3.5 电流检测电路设计-22

3.6 电流斩波与过流保护电路-23

3.7 故障检测与保护电路设计-23

3.8 本章小结-24

第四章 基于DSP的开关磁阻电机调速系统软件设计-25

4.1  系统总体设计-25

4.2  DSP资源及其分配-25

4.3 主程序设计-26

4.3.1 初始化模块-27

4.3.2 启动子程序-27

4.4 中断程序设计-28

4.4.1 速度计算-28

4.4.2 电流检测-29

4.4.3 其他子程序-29

4.4.4 控制算法实现-30

4.5 本章小结-31

第五章 开关磁阻电机调速系统建模与仿真-32

5.1 仿真软件介绍-32

5.2  SRD运行原理-32

5.3  Simulink环境下SRD的模型-32

5.3.1  SRM模块-33

5.3.2 功率变换器模块-34

5.3.3 角度位置控制模块-34

5.3.4  电流斩波控制电路模块-35

5.3.5  PID控制器-35

5.4  仿真模型测试结果-35

5.4.1 电流斩波方式效果-35

5.4.2 角度位置控制方式效果-36

5.4.3 仿真模型在PID控制下的效果-37

5.5 不同参数下的仿真结果-37

5.6 本章小结-38

第六章 总结与展望-40

6.1 总结-40

6.2 展望-40

参考文献-41

致谢-43