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机电控制研究报告 研究报告 《机电控制研究报告》 题 目 开关磁阻电机控制技术综述姓 名 丁伟明班 级 机自12-9班 学 号 开关磁阻电机控制技术综述 摘要：本文首先介绍了开关磁阻电机的工作原理，在此基础上对其控制技术做详细论述，重点介绍了三种控制技术：角度位置控制、电流斩波控制、电压PWM控制。然后着重描述了开关磁阻电机的非线性数学模型，并通过MATLAB对其调速系统进行了仿真，最后对开关磁阻电机的必威体育精装版控制技术进行了展望。 关键词：开关磁阻电机 控制技术 非线性数学模型 MATLAB仿真 引言 开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor)简称SRM，是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统而出现的新一代无极调速系统。它的结构简单，定型产品坚固耐用，可工作于极高转速；定子嵌放容易，端部短而牢固、适用于恶劣、高温甚至强震环境；功率变换器的开关器件数少，性能优异，且在整个调速范围内具有较高的效率，系统可靠性很高；启动转矩大，调速范围宽。目前，开关磁阻电机已广泛应用于工业、航空和家用电器等许多领域。 20世纪40年代国外就开始了开关磁阻电机的基础研究，20世纪70年代后随着电力电子、微电脑和控制技术的迅速发展，对SRM的研究逐渐进入高潮。我国于1984年左右,也以较高的起点开始SRM的研究、开发工作。作为一种结构简单、鲁棒性好、价格便宜的新型调速电机，SRM问世不久便引起各国电气传动界的广泛重视。总之，从七十年代至今，经过国内外学者的不断努力，对SRM的研究己经在理论分析、性能仿真、控制策略等方面均取得了丰硕的成果，并且随着基础理论、电子元器件等的发展而继续发展。因此，对开关磁阻电机控制技术的深入研究意义悠远。 本文简单介绍了SRM的工作原理，重点介绍了三种控制技术，然后着重描述了SRM的非线性数学模型，并通过MATLAB对其调速系统进行了仿真，最后对开关磁阻电机的必威体育精装版控制技术进行了展望。 1.开关磁阻电机的基本原理 开关磁阻电机是带位置闭环速度控制的步进电机，又称开关磁阻电机驱动系统(SRD)，主要由控制器、功率变换器、检测器和开关磁阻电机四部分组成。其原理是通过定、转子双凸极结构，LGBT开关控制相绕组及使转子连续转动并调速。 开关磁阻电机是双凸极可变磁阻电机。其定子和转子均由硅钢片叠压而成，转子上无绕组，装有位置检测器。定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一对磁极，称为“一相”。由于低于三相的SRM没有自起动能力；而SRM 可以设计成多种不同的相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配，其相数多，步距角小，利于减小转矩脉动，但结构复杂，且主开关器件多，成本高，故目前应用较多的是四相8/6和三相6/4极结构。图1-1示出SRM结构原理图，为简单计，只给出A相绕组及其供电电路。图1-2为8/6极的定、转子立体结构。 图1-1 四相SR电机工作原理图 图1-2 8/6极的定、转子立体结构 SRM的结构和工作原理与传统的交、直流电动机是有区别的，它不像传统电机那样依靠定、转予绕组电流产生磁场问的相互作用形成转矩和转速，而是遵循“磁阻最小原理”——磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到磁阻最小位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。以图1—1中定、转予所处相对位置为起始位置，若依次给D—A—B—C相通电，转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续转动；反之，若依次改变通电电流的顺序，则转子的旋转方向发生改变。也就是说，转子的转向与相绕组电流的方向无关，而仅取决于相绕组通电的顺序。 功率变换器向SRM提供运转所需的能量，其由蓄电池或交流电整流后得到力直流电供电。由于SRM相电流是单向的，故可采用单极性的功率主电路。控制器是系统的中枢，其综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器 的反馈信息，控制功率变换器中主开关器件的工作状态，实现对SRM运行状态的控制。 从结构及运行原理上看，SRM与反应式步进电机十分相似。但事实上，两者在电机设计、控制方法、性能特性和应用场合等方面均存在着本质的差异：其一，一般步进电机是开环控制，而SRM一定是位置闭环控制，有位置闭环控制就不会丢步或失步；其二，一般步进电机作为信息传输，实现角位移精密传动，而SRM是典型的功率型电气传动装置。因此，开关磁阻电机更突出速度控制和实现系统的高效率。 2.开关磁阻电机主要的几种控制方式 （1