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048开关磁阻电机调速系统
文章来源:www.amhari.com   发布者:学生毕业作品网站   发布时间:2008-07-23 11:36:34   阅读:1984

摘要
本论文设计了一个开关磁阻电机调速系统。该调速系统(SRD)由开关磁阻电机(SRM或SR电机)、功率变换器、控制器和检测器四个部分组成。由于开关磁阻电机的结构极其简单坚固,调速范围宽,调速性能优异,而且在整个调速范围内部具有较高的效率,系统可靠性高,已成为研究和开发的热点之一。
全文主要部分为:硬件系统设计  后向通道的设计  软件设计
在本设计中,单片机8031是核心控制器,以它为核心组成控制系统,可进行速度反馈信号和电流反馈信号的检测,通过控制器控制功率变换器中主开关器件的工作状态,从而对开关磁阻电动机进行调速。
开关磁阻电机已广泛应用于电动车驱动、家用电器、通用工业、航空工业和伺服系统等各个领域。


中文关键词  控制器 开关型磁阻电动机. 开关型磁阻电动机调速系统

Abstract
This thesis designed a switch reluctance dynamo speed control system.This speed control system( SRD) from four fraction constitutive enzymes of switch reluctance dynamo( SRM or the SR dynamo), rate of work transform machine, signal controller and detector.Because of very simple staunch of the structure of the switch reluctance dynamo, the regulating range breadth, the speed regulation performance is excellent, and have the higher efficiency in the whole regulating range inside, the system reliability higher , have become one of the hot spot of study the sum tapping.
The basic part of text is: Hardware system design  Post - to the design of the channeling  The software design
In this design, single machine of sheet 8031 is the core signal controller, take it as the core to constitute the control system, can steer the detection of the velocity feedback semaphore and feedback signal of current, pass the signal controller control  rate of work transform machine amid the operating state of the main switch  machine pc, thus steer the speed regulation to the switched reluctance motor.
The switch reluctance  dynamo speed control system is already extensive to apply to drive in the electric motor car, severalty provinces such as household appliance, in general use industry, the navigation industry sum servo system etc..


keywords  Controller. Switched Reluctance Motor. Switched Reluctance Drive

目录

第一章  绪论... 4
1.1开关磁阻电动机的发展... 4
1.2 开关型磁阻电动机的背景... 5
1.3 开关型磁阻电动机的发展简介... 5
1.4 开关磁阻电机的应用... 6
1.5 开关磁阻电机的发展趋势展望... 8
第二章   开关磁阻电动机系统特点... 8
2.1  开关磁阻电动机的基本结构、原理与特点... 8
2.2  开关磁阻电动机与步进电动机驱动系统的比较... 11
2.3  开关磁阻电动机与异步电动机变频调速系统的比较... 11
第三章    硬件系统设计... 15
3.1  核心控制器选... 15
3.2  程序存储器的扩展... 21
3.3 A/D转换线路模块... 24
3.4检测环节的设计... 26
3.4.1  GTR开关过程安全保护——RCD关断吸收网络... 26
3.5反馈信号的检测... 28
3.5.1 位置检测... 28
3.5.2相电流检测... 31
3.5.3速度检测... 33
第 四 章 后向通道的设计... 36
4.1 D/A转换线路模块... 36
4.2功率变换器主电路... 37
第五章  软件设计... 42
5.1 控制算法... 42
5.2主程序... 44
5.3中断程序... 44
5.4 A/D转换程序... 45
5.5 采样子程序... 47
5.6 PID计算程序:... 48
5.7 电动机驱动程序:... 49
结束语... 51
致   谢... 52
参考文献... 53
附录:程序清单... 54
第一章  绪论
1.1开关磁阻电动机的发展
1821、1831年,法拉第分别发现了载流导体在磁场中受力和电磁感应定律,为电机制造奠定了理论基础。1884年,世界上第一台直流电动机问世。虽然,笼型异步电动机只较直流电动机晚一年问世,但直到本世纪70年代,变速控制、转矩控制、位置控制等需要宽范围、高要求的电气调速传动领域中,大多用直流电动机19世纪90年代开发并使用的ward—Leonard系统(今已演变为晶闸管—直流电动机系统)长期以来占据调速传动的统治地位。这是因为直流电动机中只有两个绕组,无论处于稳态或暂态,其电磁转短均为了T=CtФIa,电枢电流Ia所产生的电枢磁通与励磁磁通Ф是互相垂直的,再加上一定补偿后,电枢反应对主磁场的去磁作用便可忽略,故磁通Ф只与励磁电流If有关,而与Ia无关。既然Ia和Ф是独立的,可分别直接调节和控制,因此,直流电动机的电磁转矩具有十分优良的控制特性,只要调节电动机的输入电压或励磁电流,即可在宽广的范围内实现无级调速;但是,异步电动机有三相定子绕组,电磁转矩T是定、转子三相电流的复杂函数,且与转子的瞬时位置角θ有关,实际运行中能够直接控制的只是定子电压(电流)、定子频率,但T与它们之间不存在像直流电动机那样简洁的函数关系,故在动态过程中,异步电动机电磁转矩的准确、有效控制是一个难题。
    然而,直流电动机也存在致命的弱点:利用电刷和换向器进行换向时会产换向火花,使之无法做成高速、大容量的机组;而且,直流电动机的价格往往是同功率交流电动机的2—3倍,且体积大,重量重,需更多的维护,更不易在多尘、潮湿、易燃气体的环境中使用,供电电压亦有限制。这就迫使人们一直孜孜以求地寻找用无换向器的交流电动机实现调速传动的途径。1973年,席卷全球的能源危机更推动了异步电动机调速技术的发展。事实上,为充分利用异步电动机优良的经济性及易向高压、高速、大容量方向发展的固有优势,又获得良好的凋速性能,电气传动领域依托多变量解耦控制、变结构控制、模型参考自适应控制等现代控制理论和性能优良的第二代大功率全控型开关器件及日新月异的微机技术,开展了大量卓有成效的交流调速技术的研究工作,如调频调压控制、矢量控制、直接转矩控制,以至进人90年代,交流电动机及其控制系统正在取代直流调速而占据调速领域的主导地位,这已成为人们的共识。但这些交流调速系统尚有未尽入席之处,存在系统复杂、价值昂贵、力能指标有待进一步提高等问题。正是在交流调速技术得到迅猛发展的80年代,国外推出一种交流调速电动机新品种一开关型磁阻电动机(阳电动机)。因sR电动机结构简单、坚固,工作可靠,效率高,由其构成的调速系统…—开关型磁阻电动机调速系统(sRD)运行性能和经济指标比普通的交流调速系统,甚至比晶闸管一直流电动机系统都好,具有很大的应用潜力。因而近10年来,它在交流调速领域异军突起,发展颇为迅速,成为当代电气传动领域的热门课题之一。

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