单片机为核心的开关磁阻电机调速系统设计资料下载.pdf

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3.电源电压：

380V，功率5.5KW；

四相8/6极，额定转速n=1800rpm,超调量小，转速抗干扰性能及跟随性能好5.控制芯片采用C8051系列单片机，设计以所选芯片为核心的开关磁阻电机调速系统，实现对开关磁阻电机的调速。

第1页ii毕业设计（论文）主要内容：

1.概述：

开关磁阻电机的过去、现状和未来，其工作原理、控制方式，本论文要做的工作。

2.开关磁阻电机功率电路A整流滤波电路的参数计算B功率电路的主要形式，本文选定的电路及控制方式C功率器件及其驱动、保护3.开关磁阻电机的硬件设计A单片机简介B与外围电路接口C速度给定、显示电路D位置传感器及其电路EPWM形成F保护电路4.控制器软件设计A初始化模块B速度测量与显示模块C调节器模块D主程序5.结束语：

本文所做的工作、不足、致谢学生应交出的设计文件（论文）：

1.系统控制电路图一份2.毕业设计说明书一份3.英文原文及翻译一份第2页iii主要参考文献（资料）1陈伯时.电力拖动自动控制系统（第三版）.北京：

机械工业出版社，20002王兆安.电力电子技术.北京：

机械工业出版社3胡健.单片机原理及接口技术.北京：

机械工业出版社，20044边春元.开关磁阻电机驱动系统的理论和应用研究.东北大学博士学位论文，20015王忠建.开关磁阻电机振动的有限元分析与控制研究.河海大学硕士学位论文，2002.36陶明峰.开关磁阻电机控制器的研究.中国农业大学硕士学位论文，2002专业班级电气工程及其自动化0704班学生王立彬要求设计（论文）工作起止日期2011.3至2011.7指导教师签字日期系主任批准签字日期系主任批准签字日期第3页I单片机为核心的开关磁阻电机调速系统设计摘要开关磁阻电动机驱动系统（简称SRD）是随着电力电子、计算机、微电子的迅速发展而出现的一种新型机电一体化无级调速系统，它将开关磁阻电动机、电力电子技术、控制技术融合为一体不仅保持了交流异步电机的结构简单、坚固可靠和直流电动机可控性好的优点而且还具有交流调速系统和直流调速系统所无法比拟的显著特点。

论文以四相8/6极5.5KWSRM为研究对象，完成了以单片机为核心组成的调速系统设计方案，系统采用PWM控制方式，选用分裂式直流电源的功率变换器主电路，主开关器件选用IGBT，其驱动电路选用EXB841驱动模块，设计了以单片机C8051F320为核心的控制器，主要对电流检测、位置检测、故障保护和显示电路等外围电路进行了设计，具有过流、过压保护功能。

同时本设计采用了模块化的编程方法，增强了程序的可读性和易操作性。

关键词:

开关磁阻电机；

单片机；

功率变换器；

开关磁阻电机调速系统IIDesignofSRMSystemBasedOnSCMControlSystemsAbstractSwitchedreluctancemotordrivesystem（ShorttitleSRD）isvariablespeedsystemwiththedevelopmentofmicroelectronicspowerelectronics,computers,therapid.Itswitchedreluctancemotor,powerelectronics,controltechnologyfortheintegratednotonlymaintainthestructureofACinductionmotorissimple,rugged,reliableandcontrollableDCmotorhasagoodadvantagebutalsospeedACdrivesystemandDCsystemCannotmatchthesignificantfeatures.Thesisbasedonfour-phase8/6poles5.5KWSRMastheresearchobject,completedamicrocontrollerasthecorecomponentofthecontrolsystemdesign.ThesystemusesthePWMcontrolmode,usesplitDCpowerconvertermaincircuitpowersupply,themainswitchingdevicesusedIGBT,thedrivecircuitusedEXB841drivermodule.MCUC8051F320asthecoreofthecontroller.Mainlyonthecurrentdetection,positiondetection,faultprotectionandotherperipheralcircuitsanddisplaycircuitsweredesigned,withtheflow,over-voltageprotectionfunction.Thedesignalsousesthemodularprogrammingmethodtoenhancethereadabilityandeaseofmaneuverability.Keywords:

switchedreluctancemotor;

SCM;

powerconverter;

switchedreluctancemotorcontrolsystemIII目录摘要.IABSTRACT.II第一章绪论.11.1开关磁阻电机调速系统在国内外的发展概况.11.2开关磁阻电动机调速系统的组成与性能特点.21.2.1开关磁阻电机调速系统的组成.21.2.2开关磁阻电机调速系统的性能特点.41.3SRD的应用场合.51.4SRD存在的问题和研究的方向.61.5本文研究的主要内容.7第二章开关磁阻电动机.82.1开关磁阻电动机结构与工作原理.82.2开关磁阻电动机基本方程.102.3线性模型.122.3.1绕组电感.122.3.2电磁转矩.132.4SR电机调速控制方式选择.132.4.1电流斩波控制（CCC）方式.142.4.2角度位置控制（APC）方式.152.4.3脉宽调制控制（PWM）方式.152.5SR电动机起动过程分析.162.5.1单相起动方式.162.5.2双相起动方式.172.7SR电动机运行噪声分析.17第三章功率变换电路.193.1功率变换器主电路的选择.193.1.1不对称半桥式.193.1.2每相只有一个主开关管的功率变换器.203.1.3带存贮电容的功率变换器.213.1.4本设计功率变换器的选择.213.2主开关器件的选择.22第四章控制器硬件设计.284.1C8051F320单片机说明.284.1.1系统概述.284.1.1引脚介绍.284.2辅助电路设计.314.2.1晶振电路.314.2.2复位及复位电路.314.2.3按键控制.314.2.4速度给定电路.324.2.5速度显示电路.33IV4.3位置传感器电路.344.4电流检测器.374.5保护电路.394.5.1过电流保护.394.5.2电压保护电路设计.394.5.3保护逻辑电路.404.6硬件系统的可靠性及抗干扰措施.40第五章软件设计.425.1主程序流程图.425.2启动程序流程图.435.3运行模块流程图.445.4中断控制模块.445.5测速子程序.465.6调速方式的实现.47总结.49参考文献.50致谢.511第一章绪论作为新一代的调速电机，开关磁阻电机调速系统（SwitchedReluctanceDrive简称SRD）是从20世纪80年代中期逐步发展起来的，开关磁阻电机具有结构简单、坚固等优点，由于其构成的SRD性能优良，所以较其他调速系统更有竞争潜力。

SR电机的结构比笼型异步电动机简单，但SR电机的控制要求根据负载和运行条件的不同，在不同的转子相对位置下通断各相绕组的主开关器件，这样既提高了电机控制的灵活性，也增加了电机运行控制的复杂性，显然，如果不采用软件与硬件相结合的数字控制系统对SR电机进行控制，SRD性能的提高必然受到一定的限制，同时控制器的硬件电路亦将过于复杂和庞大。

因此，为了简化控制电路，充分利用SR电机控制方式灵活多变的优点，完善系统的功能，有必要使用数字控制系统对SR电机进行控制。

一方面，采用直接数字控制简化了硬件电路，提高了系统的可靠性，另一方面，直接数字控制符合SRD系统的特点，现代计算机技术和微电子技术的发展为直接数字控制提供了强大的物质和技术支持，目前开关磁阻电动机已广泛或开始应用于工，航空业和家用电器等各个领域，随着对开关磁阻电动机认识的深入，其应用必将更为普遍。

1.1开关磁阻电机调速系统在国内外的发展概况现代SR电机的发展始于20世纪60年代，电子工业的发展为电气传动领域提供了强有力的功率电子器件和可靠、低廉、多功能的控制器件。

60年代末，J.Jarret提出了增加饱和度有利于提高磁阻电动机出力的观点，才使得SR电机得到迅速的发展。

但在相当长的一段时期内，对磁阻电机的研究基本处于对其运行原理和性能特性的探索和论证。

国外，70年代初，美国FORDMOTOR公司研制出了最早的开关磁阻电动机调速系统（SwitchedRelctaneeDrive）。

其机构为轴向气隙电动机。

晶闸管功率电路，具有电动机和发电机运行状态和较宽范围调速的能力，特别适合于作蓄电池供电的电动车辆传动。

1975年，英国Leeds大学和Nottingham大学联合研制了目前广泛应用的径向磁路SR电机，其系统效率和电动机利用系数等主要指标达到甚至超过了传统的传动系统。

随后成立了开关磁阻电动机调速系统公司（SwitchedReluetaneeDriveSLtd.）经营其研究成果。

1981年，英国TASC公司（TASCDrivesLtd.）获准制造该系统，于1983年推出开关磁阻电机驱动系统（SwitchedReluetancemotorDriveSystem，简称SRD系统）的系列产品，取名为OULTON，调速范围为30一3000/rmin，容量范围为4一22kW。

该产品的出现在电气传动界引起了不小的反响。