基于AVR控制的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(Switched Reluctance Motor Drive，SRD)是一種新型交流調(diào)速系統(tǒng)。因?yàn)槠浜?jiǎn)單堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電氣性能，廣泛用于電氣傳動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域。目前，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主流設(shè)計(jì)是以數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignal Processing，DSP)為核心控制芯片。比較而言，DSP整體性能優(yōu)于單片機(jī)，不過DSP的成本要大于單片機(jī)，并且在一些工況比較惡劣的情況下，DSP的抗干擾性相對(duì)單片機(jī)要弱

2、一些，所需外圍抗干擾電路相對(duì)復(fù)雜，成本也會(huì)增加。綜合考慮，在某些工況下基于單片機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可以作為一種方案來替代基于DSP的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本文以工程實(shí)現(xiàn)為目的，以AVR單片機(jī)為核心，以模擬電路參與實(shí)時(shí)控制的模數(shù)混合電路來控制開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。研究并設(shè)計(jì)了22kW三相12/8的開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)。
　　本文首先研究開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理。用線性數(shù)學(xué)模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分析和電流分析，并研究電機(jī)的控制策略和起動(dòng)、制

3、動(dòng)過程。最終采用PWM控制，構(gòu)建轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)。
　　隨后，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)部分，又分功率電路設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)。其中功率電路主要研究整流電路，逆變電路，功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的選擇以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。在控制電路部分，因?yàn)殡娐废鄬?duì)復(fù)雜，所以將電路進(jìn)行模塊化分解，用大量的電路圖來介紹相關(guān)設(shè)計(jì)。包括:單片機(jī)最小系統(tǒng)，位置傳感器電路，位置信號(hào)通道，電流檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)速電流模擬控制電路，控制信號(hào)輸出電路，電流保

4、護(hù)電路和通訊電路。
　　其中轉(zhuǎn)速電流模擬控制電路為本文的設(shè)計(jì)核心。在單片機(jī)相對(duì)DSP運(yùn)算較慢的情況下，為保證控制的實(shí)時(shí)性，采用了模擬電路參與控制。很大程度上避開單片機(jī)運(yùn)算速度方面的劣勢(shì)。由于有轉(zhuǎn)速電流模擬控制電路的設(shè)計(jì)，所以軟件方面的復(fù)雜度就降低很多。主要為主程序，速度計(jì)算程序和需要用到的中斷程序。
　　最后，搭建檢測(cè)平臺(tái)，檢驗(yàn)工作電流，轉(zhuǎn)矩輸出能力，功率輸出和系統(tǒng)效率。在低速和高速的條件之下與理論和設(shè)計(jì)預(yù)期相符。并在檢測(cè)分