基于单片机的开关磁阻电机驱动系统设计.PDFVIP

电子发烧友 电子技术论坛 基于单片机的开关磁阻电机驱动系统设计 Design for SRD system based on SCM 摘要：该文介绍了开关磁阻电机的基本原理，设计了一种用 80C196 单片机实现的开关磁阻 电机驱动系统，并对该开关磁阻电机调速系统的性能进行了实验与测试，实验证明该系统运 行可靠。 (江苏科技大学) 陆锐 王宝忠 徐荣青 LU RUI WANG BAOZHONG XU RONGQING 关键词：SRD；单片机；转速控制 中图分类号：TP273 文献标识码：B Abstract:: The paper presents the basic principles of SRD and a design proposal for SRD based on single chip microcomputer. The performance of SRD has been test by experiment. And the result of experiment indicates that the SRD system is reliable. Key words: SRD; single chip microcomputer; control speed 1 引言 开关磁阻电动机是磁阻电动机与电子开关驱动控制器组成的控制装置，又称开关磁阻电 机驱动系统（Switched Reluctance Motor drive,简称 SRD）。电机结构简单坚固，运行可靠， 系统具有启动转矩高、启动电流低、调速范围宽、运行效率高，特别适用于频繁启停及正反 转运行，使得 SRD 成为交，直流电机驱动系统以及无刷直流电机驱动系统的强有力竞争者。 目前，SRD 已用于多个领域，如：电动车驱动、家用电器、伺服与调速系统等许多领域。 本文设计了一个以 80C196 单片机为控制核心的 SRD 的控制系统，充分利用了 SRD 电机 控制方式灵活的特点，采用数字化控制系统对 SR 电机进行控制，简化了硬件电路，提高了 系统的可靠性。 2 SR 电机工作原理 SR 电机运行原理遵循磁阻最小原理——磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲 而产生切向的磁拉力，当具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线 与磁场的轴线重合。典型的 SR 电机结构原理如图 1 所示。 具体过程如下：当 A 相绕组电流控制开关 S1，S2 闭合时，A 相励磁，所产生的磁场力 使转子旋转到转子轴线与定子轴线重合的位置，从而产生磁阻性质的电磁转矩。顺序给 A-B-C-D 相绕组通电（B 、C、D 各相绕组在图中未画出），则转子便按逆时针方向连续转动 起来。反之，依次给 B-A-D-C 相绕组通电，则转子会按顺时针方向转动。 1 1基金资助：江苏省高校自然科学基金。(BK2001056) 作者简介：陆锐（1983－），男，汉族，江苏靖江人，江苏科技大学信号与信息处理专业硕士生，主要研究 方向：嵌入式系统应用，开关磁阻电机驱动器开发。E-mail:lurui198399@163.com 。王宝忠 （1956 －），男，汉族，江苏镇江人，副教授，高工，主要研究方向：嵌入式系统应用，开关磁阻电机 驱动器开发。 电子发烧友 电子技术论坛 图 1 SR 电机结构原理图 由于是磁阻性质的电磁转矩，SR 电机的转向与相绕组的电流方向无关，仅取决于相绕组 的通电顺序，这使得能够简化功率变化器电路，当 S1 或 S2 闭合时，A 相绕组从电源上吸 收电能，而 S1 或 S2 断开时，绕组电流通过二极管 VD1 、VD2 将剩余能量回馈给电源，因 此 SR 电机具有能量回馈的特点，系统效率高。 2 SRD 系统硬件设计 2.1 系统基本组成 SRD 系统主要由四部分组成：开关磁阻电机、功率变换器、控制器及传感器。它们之间 的关系如图2 所示。 图2 SRD 基本组成结构图 SR 电动机是整个系统的执行部件，采