基于ARM的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)是電機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、成本低、容錯能力強(qiáng)，耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經(jīng)在多個工業(yè)部門得到應(yīng)用。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎(chǔ)上，以philip公司生產(chǎn)的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運(yùn)算能力和面向電機(jī)控制的高效控制能力，設(shè)計并制作了SRM控制器

2、與系統(tǒng)軟件。本文以開關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速控制策略及其控制實(shí)現(xiàn)方法為主要研究內(nèi)容，對開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、功率變換器技術(shù)、控制策略、控制方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理，綜述了開關(guān)磁阻電機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)及研究動向，總結(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)存在的技術(shù)問題，提出了本文的研究目的和主要研究內(nèi)容。 第二部分引用并討論了SR電動機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型和

3、準(zhǔn)線性數(shù)學(xué)模型，然后基于此重點(diǎn)分析了與電動機(jī)運(yùn)行特性密切相關(guān)的相電流波形與轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)關(guān)系，最后根據(jù)課題所關(guān)心的控制系統(tǒng)設(shè)計，在理論分析的基礎(chǔ)上提出了SR電動機(jī)控制方案并進(jìn)行了原理性分析，對SR電動機(jī)各個運(yùn)行階段的特點(diǎn)進(jìn)行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計，根據(jù)SR電機(jī)的控制特點(diǎn)，盡可能地開發(fā)了LPC2101的硬件資源和軟件資源

4、，使控制系統(tǒng)具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進(jìn)行了設(shè)計和制作，分析了各種主電路形式的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了新型IGBT功率管作為主開關(guān)元器件，使功率變換器結(jié)構(gòu)得到簡化，設(shè)計了IGBT的功率驅(qū)動電路，并專門設(shè)計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護(hù)等保護(hù)單元，保證了整個系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，然后分析了SR電動機(jī)控制系統(tǒng)位置傳感器檢測電路設(shè)計、電流及電壓斬波電路設(shè)計、電流檢測及保護(hù)電路設(shè)計等。 第四部分主要介紹了系統(tǒng)的總體控制思想，分

5、析了各個運(yùn)行階段的控制策略，對控制策略的軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計，并給出了軟件實(shí)現(xiàn)的具體流程圖，直觀地體現(xiàn)了軟件編程思想。最后，對系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究及分析。目前，該控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢，基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關(guān)磁阻電動機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機(jī)的控制特點(diǎn)，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數(shù)字調(diào)節(jié)，發(fā)出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護(hù)信號相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)