基于dSPACE開關磁阻電機控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor，簡稱SRM)，作為一種新型的機電一體化調速電機，以其結構簡單、可靠性強、效率高、成本低和調速性能好等優(yōu)點已廣泛應用于牽引運輸、家用電器、通用工業(yè)、航空工業(yè)和伺服系統(tǒng)等各個領域。由于開關磁阻電機嚴重的非線性以及變結構、變參數(shù)特性增加了它的控制難度，近年來很多學者嘗試結合先進的智能控制策略來實現(xiàn)開關磁阻電機的控制。但因為開關磁阻電機自身的結構與特點，很難得到一種通用的、簡單的

2、、準確的開關磁阻電機模型，使得一般的離線仿真對先進智能控制策略的設計與驗證已不能滿足要求。因此，本文將半實物仿真技術應用在開關磁阻電機的控制中，開發(fā)了一套基于dSPACE半實物仿真平臺的開關磁阻電機控制系統(tǒng)。 論文首先介紹了開關磁阻電機的發(fā)展狀況、原理以及國內外的研究熱點，并提出在控制器的設計與開發(fā)過程中采用半實物仿真技術的意義。在此基礎上介紹了dSPACE半實物仿真系統(tǒng)的特點、構成以及其快速原型理論。 然后對整個控制系

3、統(tǒng)的功率驅動部分進行了設計與開發(fā)，使其適用于50W～3kW的四相開關磁阻電機。通過比較開關磁阻電機的幾種基本控制方式與常見功率變換電路，本文選用了電壓PWM斬波控制為該系統(tǒng)的主要控制方式。為了便于電壓PWM斬波控制，在功率變換電路的設計上采用了主回路PWM斬波的功率變換電路結構。另外，為了滿足功率驅動器件與隔離電路等低壓電源的供電，設計了一套擁有6路獨立輸出的開關電源。 在電機的控制策略方面，本文引入了單神經元自適應PID控制器

4、。分別從單神經元自適應PID控制器原理、控制模型的總體結構規(guī)劃、具體模型設計幾個方面詳細地說明了整個控制模型的設計過程。并以一臺1.1 kW的四相8/6極開關磁阻電機為實驗對象，對系統(tǒng)的動態(tài)響應性能進行了測試，得到了良好的控制效果。 最后，針對dSPACE使用過程中的一些問題，提出了采用FPGA來實現(xiàn)dSPACE功能擴展這種解決途徑。文中在提出dSPACE工作原理以及功能擴展基本策略的基礎上，詳細敘述了I/O擴展、PWM擴展、A

5、/D擴展的實現(xiàn)方式，對各個模塊的功能實現(xiàn)流程逐一進行了說明。通過擴展前后的實驗對比，進一步證實了功能擴展的良好效果。 通過本文的工作，不僅開發(fā)了一套基于dSPACE的開關磁阻電機控制系統(tǒng)，方便地驗證了單神經元自適應PID算法的有效性，還在應用該控制系統(tǒng)的基礎上歸納出了一套快速開發(fā)方法，以此來提高開關磁阻電機控制器的開發(fā)效率，縮短開發(fā)時間。另外，通過運用FPGA對dSPACE實現(xiàn)了功能擴展，一定程度上解決了dSPACE平臺使用過程