开关磁阻电机控制系统软件设计
基于DSP的开关磁阻电机调速系统的软硬件设计方案
电 力 工 程
基于ＤＰ 开关磁阻电 Ｓ的 机调速系统的 软硬件设计方案
章 余 思
（ 州 电业局 ， 建 福 州 ３０ ０ ） 福 福 ５ ０ ０
摘 要 ： 文介 绍 了以 Ｔ Ｓ ２ Ｆ ４ ７ 片 为核 心的 高性 能 数 字化 Ｓ Ｄ控 制 器 的设 计 ， 出 了硬件 电路 设 计 和软 件设 计 策略 。 本 Ｍ ３０ ２０ 芯 Ｒ 给 关键 词 ： 字信 号 处理 器 ； 关磁 阻电机 调速 系统 ； Ｍ ３ ０ ２ ０ 芯 片 数 开 Ｔ Ｓ ２ Ｆ４ ７
１引 言 组也 构 成 回路 ， Ｂ相 电流 增 大 ， 使 中性点 电位 必 然增 高 ， 使 Ａ相续 促 ２ Ｏ多年 来 ，开 关 磁 阻 电机 的研 究在 国 内外都 取 得 了很 大 的发 流迅 速 衰减 ， 行换 相 。 强 紧接 着关 断 ｖ ， ３ 开通 Ｖ ， Ｃ Ｄ相 导通 ， ４则 ， 依 展 ， 且 作为 一 种 新 型调 速 驱 动 系 统 ， 而 它兼 有 直 流 传 动 和 普通 交 流 次循 环 导通 ， 电机就 连续 运行 起 来 。 传 动 的优 点 ， 已经 广 泛 应 用 于 工 业 、 用 电 器 、 家 电动 车 辆 等诸 多 领 ２ 主 开关 驱动 电路 的设 计 ． ２ 域 。 随 着微 电子 技术 的迅速 发 展 和数 字信 号处 理 理论 与技 术 的不 伴 本 系统 采 用 的驱 动 电路 模 块 是 Ｅ Ｂ ４ ，该 电路 的 优 点是 驱 动 Ｘ ８Ｉ 抗 速 保 可 断完善 ，数字信号处理器作 为电子信息领域的新型高科技产品， 更 电路 集 成 化 ， 干 扰 能 力 强 ， 度 较 高 ， 护 功 能 较 完 善 ， 实 现 为 电机 系 统 的数 字 化控 制 注 入 了新 的生 机 。 随着 Ｄ Ｐ在 电机 控 制 Ｉ Ｂ Ｓ Ｇ Ｔ的最 优驱 动 。 领域 的应用 ，基 于 Ｄ Ｐ的开 关 磁 阻 电机 调 速 系统 的研 究 已 如火 如 Ｓ Ｉ Ｂ、 驱 动 电路 的要 求注 意 以下几 个 问题 ： Ｇ ｑ对 荼。 （ １ 态驱 动 能 力强 。 为 Ｉ Ｂ 栅 极 提供 具 有 陡峭 前后 沿 的驱 ）动 能 ＧＴ ２ 硬件设 计 方案 动脉 冲。ＩＢ Ｇ Ｔ的开关 速度 与 其栅 极控 制 信号 的 变化 速 度密 切相 关 。 开 关磁 阻 电机调 速 系统 是 由 Ｓ Ｍ、 率 变换 电路 、Ｓ 控 制 器 、 ＩＢ Ｒ 功 ＤＰ Ｇ Ｔ的栅 极 电压 源 特性 呈 非线 性 电 容性 质 ，用小 内阻 的 驱动 源 对 位 置传 感器 等组 成 。本 系统 的硬件 框 图如 图 ： 栅极 电容 充放 电 ， 以保证 栅 极 控制 电压有 足 够 陡 的前后 沿 ， Ｉ Ｂ 使 ＧＴ 的 开关 损耗 尽量 小 。 （ ２ 向 ＩＢ ）能 Ｇ Ｔ提供 适 当 的正 向栅 压 。 （ ３ 向 ＩＢ ）能 Ｇ Ｔ提 供 足 够 的反 向栅 压 。在 ＩＢ Ｇ Ｔ关 断期 间 ， 由于 电路 中其它 部分 工 作 ，会 在栅 极 电路 中产 生一 些 高频 振荡 信 号 ， 这 些信 号 轻则 会使 本 该截 止 的 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ处于 微通 状 态 ， 加 管 子 的功耗 ， 增 重 则将 使 逆 变 电路 处 于 短 路直 通 状 态 ， 因此 ， 好 给 应处 于截 止 状 最 态 的 ＩＢ Ｇ Ｔ加 反 向栅 压 ｆ 一 般 为 ：Ｖ ｌＶ ， ＩＢ 幅值 ５ ～ ５ ） Ｇ Ｔ在 栅 极 出现 使 开关 噪 声时 仍能 可靠 截 止 。 图 １开 关磁 阻电机 调速 系统框 图 （ ４ ）有 足够 的输 入 、 出 电隔 离能 力 。驱 动 器具 有 电 隔离 能力 ， 输 ２１功率 变换 器 的设 计 ． 可 以保 证设 备 的正 常Ｔ 作 ， 是这 种 隔离 不 应影 响 驱 动信 号 的正 常 但 功 率变 换 主 电路 的结构 型式 很 多 ， 不 对 称半 桥 型 、 有 双绕 组 型 、 传输 。 电容裂 相 型 、 型 、 Ｈ 电容转 储 型等 。 （ ５ ）具 有 栅压 限幅 电路 ， 护 栅极 不 被击 穿 。Ｉ Ｂ 保 Ｇ Ｔ栅 极极 限电 可 以用 来 构成 Ｓ Ｄ功 率变 换 器 的 主开 关 器件 主要 有 普通 晶闸 压 为＋ ０ 驱 动信 号超 出此范 围就 可 能破 坏栅 极 。 Ｒ ＿ Ｖ， ２ 管 、 功 率 晶 体 管 （Ｔ ）可 关 断 晶 闸管 （Ｔ ）ＭＯ 场 效 应 晶 体 管 大 Ｇ Ｒ、 ＧＯ、 Ｓ （ ６ ）理想 的驱动 电路 要 求输 入 、 出信 号传 输无 延 时 。 一方 面 输 这 ｆ ＳＥ ） ＭＯ Ｆ Ｔ和绝 缘栅 双 极 晶体 管（ Ｂ ） Ｉ Ｔ。电动机 功 率变 换 器主 开关 器 能够 减 少系 统 响应滞 后 ， Ｇ 另一 方 面 能提 高保 护 的快速 性 。 件 的选 择 与 电 动机 的功 率 等级 、 电 电压 、 值 电 流 、 本 等有 关 ； 供 峰 成 ２３位置 传感 器设 计 － 另 外还 与 主开关 器 件本 身 的 开关 速度 、 发难 易 、 损 耗 、 冲击 触 开关 抗 位 置检 测器 作用 是 向 Ｄ Ｐ端 口正确 提供 转子 位 置信 息 。 Ｓ 性、 耐用 性及 市 场普 及 性有关 系。 本 系统 的转 子位 置 信号 传感 器 是 由光 电 传感 元件 ｆ 部 分） 固定 和 双 极 型 功率 晶体 管 （ Ｔ 的 开 关 频率 高 ， 有 自关 断 能力 ， Ｇ Ｒ） 具 在 光 电盘 （ 转部 分） 成 。 构如 图 ３齿 盘上 ６ 间 隔 ３ ｏ 旋 构 结 ， 个 ０的齿槽 ， 与 中 、 容量 的 Ｓ Ｄ应 用 广 泛 ， 其 电压 、 流过 载 能 力差 ， 受浪 涌 电机 转 子 同轴 。 电传 感 器 Ｓ 小 Ｒ 但 电 承 光 、Ｐ固定 在 电机 机壳 上 ， 遮 挡传感 当齿 电流 的能力 差 ， 二 次击 穿 现象 ， 易保 护 。 存在 不 器 的光 路 ， 敏 管处 于 截止 状 态 ； 光敏 管受 光 导 通 。电机 旋 转 时 ， 光 当 ０的方 可 关 断 晶 闸管 （ Ｔ 在 不 断 关 断 时要 求 相 当大 的反 向控 制 电 传感 器 输 出 ３ 。 波信 号 ，如 图 ４表示 电机转 动 时两 个 位 置传 感 Ｇ Ｏ） 流 ， 控 制实 现有 难 度 ， 存 在 管 压 降 比普通 晶闸管 高 等 不足 ， 关断 并 因 器输 出信号 。 此作 为 功率 电路 的开关 的应 用 并 不广 泛 。 功 率场 效 应管 Ｍ Ｓ Ｅ Ｏ Ｆ Ｔ是 一种 单 极 型的 电压控 制 器 件 ，具 有 驱 动 电路简 单 、 速 度快 、 稳 定性 好 等优 点 ， 是容 量 有 限制 并 开关 热 但 Ｓ 且 比双极 型 功 率 晶体 管 通 态 压 降大 ， 只适 用 于低 电压 、 功率 的开 小 关 磁 阻电机 系 统 中。 绝 缘 栅 双极 型 晶 体 管 （Ｇ Ｔ） ８ Ｉ Ｂ 是 ０年代 出现 的新 型 复合 开关 器 件 ， 有工 作 频率 较 高 ， 具 控制 实 现 比较 简 单 ， 而且 单 管 的电 压定 额 与 电流 定额 也 已经 做得 很 大 ， 已经 可 以满 足 对本 装 置 功率 器 件 的要 图 ３ 转子 位 置信 号传 感 器结 构 图 图 ４ 位 置传 感 器信 号 图 求， 因此经 综 合考 虑 选用 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ作 为本 系 统 Ｓ Ｄ功 率 变换 器 的 主开 Ｒ 电机 速 度 的检测 主 要是 通过 检 测传 感器 输 出信 号来 实 现 的。 可 关 器件 。本 文采 用 Ｈ型 的功 率 电路 ， 图 ２所示 。 如 以采 用检 测 脉 冲 宽 度 、 压 转 换 或 其它 方 式 来 实 现 ， 文 采用 的是 频 本 脉 冲 宽度测 速 法 。 图 ４中高 电平 部 分 表示 电机转 子 转 过 ３ 即一 ０度 周 的 １１ 所 需 的时 间 ｌ 对应 的 电机 转速 为 １则 有 ： ／２ ， 设 １ ，
直线开关磁阻电机发电控制系统设计
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｌｎｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ｅｕｃａｎｃ ｏｔ ｒ；ｐｏｗｅ ｏｎｖ ｒ ｅ ｉ ａ ｗｉｃ ｅｄ ｒ ｌ ｔ ｎ ｅ ｏ ｉ ｌ － ｈｉ
０ 引 言
在全 球能 源 日益短 缺 、 类 呼 唤 “ 色 ” 潮 人 绿 浪 日趋 高涨 的今 天 ， 界 能 源 专 家 们 为 了探 寻 人 类 世 未 来 的理想 新 能 源 ， 研 究 的触 角 伸 向 广 阔 的海 将 洋 。充 分利 用 海 洋 潮 汐发 电 ， 已成 为 人 类 理 想 的
关 键 词 ： 线 开 关 磁 阻 电 机 ；潮 汐 发 电 ；功 率 变 换 器 ； 置 传 感 器 ；单 片 机 直 位
中 图 分 类 号 ： Ｍ ５ 文 献 标 志码 ： 文 章 编 号 ：６ ３６４ （０ １ ０ －０ ５０ Ｔ ３２ Ａ １７ －５ ０ ２ １ ）４０２ －４
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎｅ ｒ Ｓ ｔ ｈ ｄ ｌ ｃ ａ ｅ Ｍ ｏ ｏ ｎｔ ｏ ｓｇ ｆ Ｌｉ ａ ｗｉｃ ｅ Ｒｅ ｕ ｔ ｎｃ ｔ ｒ Ｃｏ ｒ ｌ
Ｓｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｗ ｓｔｏ Ｓｅ ｓ ｒ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ ａ Ｎｅ Ｐｏ ｉｉｎ ｎ ｏ
ｚＨｏＵ ａ Ｘｕ ｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｏｍａ ｏ ｎ ｌ ｔｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｈｏ ｏ ｆｒ ｔ ｎａｄ Ｅｅ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ， Ｉ ｉ ｃｉ ｎ ｎ Ｃ ｉａＵ ｉｅｓｙｏ ｎｎ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｕｈ ｕ２ １０ ，Ｃ ｉａ ｈｎ ｎｖｒｉ ｆ ｔ ＭｉｉｇａｄＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｘ ｚｏ ２ ０ ８ ｈｎ ） ｏ
迫 机 再粒 制 应 用 ２ １，８（ ） ０１ ３ ４
控制与应用技术 ； Ｍ Ａ ＥＣ
直 线 开 关 磁 阻 电 机 发 电控 制 系 统 设 计
开关磁阻电机调速系统控制器软件设计研究
１ 基本控制策略
调速 系统 的关键 是对 转矩 进行 控 制 。对 于开 关
磁 阻 电机 的特 点之 一是 可控参 数较 多 ，开通 角 、关 断角 、相 电压 、相 电流都 可 以影 响转矩 。对 转速 进
矩 ，可 以分 为 电流 上 限控 制 和 电流 上 、下 限 控 制 。 电流 斩波 控制 的优 点是 可 限制 电流 峰值 的增长 ，并 起 到 良好 有效 地调 节效 果 ，因此适用 于低 速调 速系
限制 和调 节相 电流 ，因此 既 能 用 于 高 速调 速 系 统 ， 又能 用于 低速 调速 系 统 ，而且 控制也 较 简单 。
转 矩 的 目的 。角 度 控 制 的优 点 是 转 矩 调 节 范 围 较
大 ，可 允许 多相 同 时 通 电 ，以 增 加 电 动 机 输 出转 矩 ，可 实现效 率最 优控 制和 转矩最 优 控制 ，但是 角
典的 Ｐ 控制。 Ｉ 软件 主要分 为 主程 序和 中断程序 。
关 断 ，进 而将 电流 限制在 某一 值 附近 ，借 以控制 转
２ 软 件 设 计
本系统 的软件设 计采 用 Ｄ Ｐ Ｔ ３ Ｏ Ｆ ４ ７ Ｃ Ｓ （ ＭＳ ２ Ｌ ２ Ｏ ）
语 言编程 。控制 框 图如 图 １所 示 。调速 系 统 为双 闭 环系统 。外 环是 转 速环 ，由反馈 的 速度 与 速度 给定
值 产生偏差 ，通 过 速度 控 制生 成 电流 参 考值 。转 速 环 ，采用滑 模变 结 构 控制 ，内环 为 电流 环 ，采用 经
Ｈ ｕ ｎ ｏ Ｚ ａ ｇ Ｙｉ ｕ ｎ ａ ｇ Ｃａ ， ｈ ｎ — ａ ｇ ｈ
（Ｂ ｉｎ ｉ ｔｎ ｉｅｓ ｙ ｅ ｉｇＪ ｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ，Ｂ ｉｎ １ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ｊ ａ ｔ ｅ ｉｇ ０ ０ ４ ｊ ｈｎ ）
maxwell软件- 开关磁阻电机
15 开关磁阻电机本章我们将简化RMxprt 一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt 基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
15.1基本理论开关磁阻电机的定子和转子均为凸极结构，通常定子的极对数大于转子的极对数。
定子磁极上有多相集中绕组，转子上无绕组。
当定子上某（些）绕组通电时，由于磁阻的差异，转子将受到力矩的作用，转子磁极向与定子磁极对齐（磁阻最小）的位置转动，以使定子绕组获得最大的磁链。
绕组的相数是定子极数与定、转子极数的最小公约数之比。
在开关磁阻电动机(SRM)中，定子和转子的极数不同，转子上设有位置传感器，定子电流严格地根据转子的位置换向。
转子的位置信号通过位置传感器获得。
定子绕组按顺序触发，一般情况下当一相绕组电流关断或快要关断时，下一相绕组被触发。
因此可以忽略两相绕组间的相互影响。
一相的电压方程为： t i i R u u S T d ),(d θψ++= (15.1)式中u T 表示晶体管或二极管的压降，R S 表示定子绕组电阻。
Ψ (θ, i )表示转子在θ位置，绕组电流为i 时绕组的磁链，如图15.1所示，当转子槽的中心与绕组轴线对齐时转子的位置为0。
图 15.1 Ψ (θ， i)令)(),(),(θθθθL i i i i L =ψ≈∂ψ∂= (15.2))(),(θθθθθG L i i 1G =∂∂≈∂ψ∂=(15.3)得出 i G i L i R u u e S T ωθ+++=p(15.4)式中ωe 表示转速，用电角度表示，微分算子为： t d dp = (15.5)瞬时电磁转矩t 2为：22Gi 21t = (15.6) 输入电功率可由电压和电流获得：⎰=T 1t ui T 1P 0d (15.7)输出的机械功率为：)(Fe t Cua fw 12P P P P P P +++-= (15.8) 式中P fw ，P Cua ，P t 和P Fe 分别表示摩擦和风损耗、电枢铜损耗、晶体管/二极管压降损耗和铁心损耗。
毕业设计小功率开关磁阻电机控制与驱动系统的设计
毕业设计--小功率开关磁阻电机控制与驱动系统的设计摘要本文首先介绍了开关磁阻电机（SRM）在国内外的发展状况，接着介绍了开关磁阻电机调速系统（SRD）的特点、应用领域和目前研究的热点；并对开关磁阻电机的运行原理和电磁特性及其数学模型进行阐述，建立了开关磁阻电机的线性电感模型，在此基础上分析了开关磁阻电机的电磁转矩，进而得到开关磁阻电机的调速控制方法。
其次，详细介绍了开关磁阻电机调速系统的各个组成部分，并介绍了目前常用的控制方法，分析了各种控制方法的优缺点，在此基础上，本文结合4kW/513V、三相12/8极开关磁阻电机进行了系统的软硬件设计。
硬件设计包括对开关磁阻电机调速系统的功率变化器主电路的设计及参数选择，设计中采用功率MOSFET为主开关器件，以驱动芯片TLP250为核心设计驱动电路；以单片机AT89C51和电机智能控制模块为核心设计控制电路；此外还设计了位置检测电路、电流检测电路、逻辑综合电路和数码显示电路等。
其中电机智能控制模块实现速度、电流双PI调节、PWM生成、电流保护、斩波比较等功能；单片机负责判断转子的位置信息，并综合各种保护信号和给定信息，以及转速情况，给出相通信号及电流斩波阈值。
在控制软件设计中采用模块化编程，增强了程序的通用性和可读性。
关键词：开关磁阻电机；控制； AT89C51；功率MOSFETABSTRACTABSTRACT: Firstly, the thesis not only presents the developing status of the SRD system both in domestic and abroad，but also introduces the configuration application area and research hotspot of SRD system，and then expatiate the electromagnetism principle and mathematic model of SRM, establishes liner inductance model of SRM, then analysis electromagnetism torque of SRD system based on linear inductance model，get the control method of SRD system finally.Secondly, the thesis introduces all parts of SRD system in detail, and introduces the control method now used, give out the advantage and disadvantage of any method. And then the thesis designs the hardware and software of the SRD system based on 4kW/513V, 12/8 SRM. Hardware implementation including of choosing the structure and parameter of power converter with its power component--POWER MOSFET; As the core driver circuit to drive the chip TLP250; The control circuit with the core components----AT89C51＆motor intelligent module is designed. Also the position sensor testing circuit, current sensor testing circuit, logic synthesis circuit and digital display circuit are designed. The function of motor intelligent circuits to-realize dual PI adjuster of speed and current, PWM generation, current protection, chop-wave comparison．While the function of AT89C51 is to judge rotator location information, synthesize various protection signal and commanded information, and speed condition, then give the phase on/off signal and chopped current limited value. The software of system is programmed. The Modular Structured programming makes the program readable and modifiable.KEYWORDS: SRM; CONTROL; AT89C51; POWER MOSFET目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1开关磁阻电机的发展 (1)1.2 开关磁阻电机调速系统的特点和应用领域 (1)1.3当前的主要研究热点和发展方向 (3)1.4本课题主要工作 (4)第二章开关磁阻电机的基本理论分析 (5)2.1开关磁阻电动机调速系统的组成 (5)2.2开关磁阻电动机结构与运行原理 (5)2.3开关磁阻电机的基本方程 (7)2.4基于理想线性模型的SR电动机分析 (8)2.4.1 SR电机的相电感模型 (8)2.4.2 SR电机的电磁转矩 (9)2.5考虑磁路饱和时SR电动机的分析 (10)2.6SR电机的基本控制方式 (12)2.7开关磁阻电机调速系统总体方案的确定 (13)第三章小功率开关磁阻电机驱动系统硬件设计 (15)3.1开关磁阻电机的参数 (15)3.2功率变换器的结构设计 (15)3.2.1主电路拓扑结构介绍 (15)3.2.2功率电路的设计 (19)3.2.3功率变换器的驱动电路设计 (21)3.2.4 功率缓冲（吸收）电路设计 (23)3．3驱动系统设计 (25)3.3.1总体设计 (25)3.3.2控制核心AT89C51功能 (26)3.3.3 电机智能控制模块MCSRD9800 (26)3.3.4 位置检测部分设计 (31)3.3.5 电流检测部分设计 (32)3.3.6角度细分电路 (33)3.3.7 D/A转换与斩波电路 (34)3.3.8 优先编码电路 (35)3.3.9逻辑综合电路 (36)3.3.10显示电路 (36)3.3.11单片机最小系统 (37)第四章 4KW开关磁阻电机驱动系统软件设计 (39)4.1主程序 (39)4.2运行子程序 (41)4.3相中断程序 (43)4.4INTO中断子程序 (45)4.5软件抗干扰措施 (45)致谢 (47)参考文献 (48)第一章绪论1.1 开关磁阻电机的发展20世纪60年代以前，在需要可逆、可调速与高性能的电气传动技术领域中，直流传动系统一直占领统治地位。
基于DSP的开关磁阻电机系统的搭建-软件部分实现
目 录摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1 1 绪论‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.1概况‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.2国内外发展状况‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11.3本设计主要任务‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52 系统设计方案以及原理介绍‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52.1系统框架构建‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52.2 TMS320F2812 DSP特点及其原理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6 2.3开关磁阻电机‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥82.1.1 开关磁阻电机组成‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥92.1.2 开关磁阻电机工作原理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥92.1.3 开关磁阻电机控制策略‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥93 系统设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥103.1 SRD系统控制器的软件设计‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10 3.1.1 SRD系统软件设计概述‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10 3.1.2 初始化程序 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11 3.1.3 主程序 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11 3.1.3.1 测速程序‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11 3.1.3.2 相通断逻辑判断‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12 3.1.3.3 中断服务程序‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12 3.2F2812控制模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥133.2.1系统Q E P模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥133.2.1.1 QEP模块解码‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 3.2.1.2 QEP转换流程图‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥153.2.1.3 QEP程序模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥153.2.1.4 部分QEP模块寄存器介绍‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥153.2.1.5实验箱Q E P模块电路图‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥163.3系统D A模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥163.3.1D A模块流程图‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥173.3.2D A程序模块‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥183.3.3部分事件管理器寄存器介绍‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥183.3.4D A信号输出电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥194 实验过程与结果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20 5总结‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24 参考文献‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25 致谢‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26 Abstract ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27【摘要】本设计的主要任务是以TI公司的TMS320F2812数字信号处理器（DSP）为主构建一个用于开关磁阻电机系统。
开关磁阻电机调速系统控制软件的优化研究
５ 结 语
Ｅ ．ｚ＼ 簿
将 软 件 测 试 的 方 法 用 于 ＳＲＭ 控 制 软 件 的 测试 之 中 ，能 够 ０ ９ ８ ７ ６ ５ ４ ３ 修复原软件的实时和时序冲突缺 陷，重新改写并扩展软 件的功 能 ；硬件选择不对称半桥结构功率变换器作为主 电路 的开关器 件 ，从 降低成本和功耗 的角度考虑用逻辑 电路作 为单 片机的扩 展接 口，由实验 可知 重新 设计 的控制 系统 性能确 实有 极 大提 高 。
ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ａｕｄｉｏ，
Ｅｃ］，２００８ Ｌ４ｊ Ｍａｃａｒｉｕ Ｇ，Ｃｒｅｔｕ Ｖ．ＴＩｍｅｄ Ａｕｔｏｍａｔａ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｖ
Ｂａｓｅｄ Ｒｅａｌ—Ｔｉｍｅ ＳｙｓｔｅｍｓｒＡ］． ２０１０ １７ｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃ ｏ ｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｗ ｏｒｋｓｈｏｐｓ ｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｂａｓｅｄ
Ｖａ１ｉｄａｔｉｏｎ（ＩｃｓＴ）［Ｃ］，２０１０ ［６］ Ｒｏｔｉｔｈｏｒ Ｈ．Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ Ｔａｓｋ
Ｓｈａｒｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒ ｍ ａｎｃｅ ｉｎ ａ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ。 １９９２，４１（４）：３１６～ ３２１
Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＥＣＢＳ）Ｅｃ］，２０１０ Ｅｓ］Ｆｅｌｉａｃｈｉ Ａ，Ｌｅ Ｇｕｅｎ Ｈ．Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｆｏｒ
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｏｄｅｌ—Ｂａｓｅｄ Ｔｅｓｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ａ］．２０１０ Ｔｈｉｒｄ Ｉｎ—
直线开关磁阻电机发电控制系统设计
2． 2
新型位置检测器设计 传统的直线电机位置检测器， 是在旋转电机
该系统由 LSRM、 功率变换器、 控制器、 检测 ， 2 单元和原动机四部分组成 系统结构如图 所示。 2． 1 功率变换器设计
［11 ］
的光电式转子位置传感器基础上进行结构性改 即将旋转电机安装于转子的圆形齿盘沿圆周 变， 展开， 成为直线形齿条， 并将其放置于电机次级 边， 同时将光电传感器固定在初级上 ， 通过它们间
图5 系统控制器硬件结构示意图
图4
位置传感器安装示意图
101 ， 001 ， 011 ， 010 ， 110 ） ， 的状态（ 100 ， 分别代表电 机三相绕组的不同参考位置。 位置检测器接口电路将传感器输出信号经过 两级 CD40106 施密特触发器整形后， 再经过高速 隔离光耦 6N137 进行隔离和电平转换后连接到 信号处理电路， 以提高系统的抗干扰性。 信号处 理电路对信号的处理分两路：一路送单片机的I / O 口判断导通逻辑， 同时另一路送单片机的高速输 HIS． 1 ， HIS． 2 ， 入口 HIS． 0 ， 用于计算电机速度并 作为计算位置的参考。 2． 3 控制器设计 该系 统 控 制 器 选 用 了 Intel 80C196KB 和 STC12C5A60S2 单片机相互配合作为控制核心， 前者主要利用其高速输入、 输出口作为电机位置 信号的捕获和开关信号输出， 后者主要用来产生 PWM， 以及实现一些控制算法、 控制液晶显示和 键盘等。 系统控制器硬件结构示意图如图 5 所 示。
2011 ， 38 （ 4 ）
控制与应用技术EMCA
直线开关磁阻电机发电控制系统设计
宣 （ 中国矿业大学 信电学院， 江苏 徐州 221008 ）
开关磁阻电机设计方法及软件的研究的开题报告
开关磁阻电机设计方法及软件的研究的开题报告一、选题背景：开关磁阻电机是一类新型、高效率、高可靠性的电机，在乘用车、工程机械、航空航天等领域有广泛应用。
由于其一些特殊的性能，例如响应速度快、在高速转矩范围内具有高效率和低的额定功率和低的失速转矩，使其在特定应用领域中成为一个有吸引力的替代方案。
但是其设计过程复杂且需要大量的实验验证，因此需要有效的设计方法和软件来支持设计。
二、选题目的：探究开关磁阻电机的设计方法及其软件的研究，在设计过程中捕捉其特殊属性，以适应其广泛的应用领域。
此外，本研究还将分析现有的设计方法和软件，并提出改进措施以提高设计效率和准确性。
三、研究内容：1.开关磁阻电机的原理和特性的分析。
2.开关磁阻电机的设计过程和方法研究。
3.开关磁阻电机设计软件的调研与分析。
4.在MATLAB环境中开发和验证开关磁阻电机的设计软件。
5.开关磁阻电机的仿真和实验验证。
四、研究意义：本研究通过对开关磁阻电机设计方法及其软件的研究，对于解决开关磁阻电机在实际应用过程中所面临的设计问题具有重要的理论和实际意义。
同时，本研究将开发出一款功能强大的开关磁阻电机设计软件，将可支持有关行业的设备和系统的设计人员提高工作效率和准确性，以更好地适应市场需求。
五、研究方法：本研究将运用理论分析、计算机模拟、软件开发和实验验证等方法，通过对开关磁阻电机的特点和设计方法、现有研究和软件的分析、设计软件和实验验证等，系统地研究开关磁阻电机的设计方法及其软件，探索出相应的解决方案与方法。
六、研究进度：第一年：1.收集和整理开关磁阻电机的相关文献和资料。
2.研究设计方法和现有的相关软件。
3.学习MATLAB的相关知识。
4.研究开发工具、仿真算法等。
5.开始开发开关磁阻电机设计软件的框架和基本模块。
第二年：1.完善开关磁阻电机设计软件的各模块。
2.对软件进行测试和分析，收集用户反馈。
3.分析实验结果和数据。
4.整理技术文档和发表相关学术论文。
基于XC167CI单片机的开关磁阻电机控制系统设计
软件 系统 设计 。 关键词 ： 系统 ‘ 计 设 开关磁 阻 电机
Ａｂ ｔ ａ ｔＴｈ ｓｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ＲＭ ｏ ｔｏ ｙ — ｓ ｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓａ Ｓ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓ ｔ ｒ ａ ｅ ｎ ｈ ｇ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ 一 ｉ Ｍ ＣＵ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｈ ｐ ｒｏ ｍ ｎ ｅ １ ｂ ｔ ｎ ６ ＸＣ ６ ＣＩ １７
硬件 封锁 保护
图 １ 系统 结 构框 图
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２ ２位置检测单元 ． 位 置传感 器 是开关 磁阻 电机 的关键 部件和 特
《 电机 技 术》２ ０ 年 第 ４期 ０６ ・ １’ １
维普资讯
存储器、 数据 存 储 器 、 存器 、／ ） 一 编址 ， 寄 Ｉ Ｏ口 统 ５
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基于DSP的开关磁阻电机调速系统的软硬件设计
２ ０多年来 ， 开关磁阻电机的研究在 国内外 都取得 了很大的发展 ，而且作 为一种新 型调速 驱动系统 ，它兼有直流传动和普通交流传动的 优点 ， 已经广 泛应 用于工业 、 家用 电器 、 电动车 辆等诸多领域 。伴随着微电子技术 的迅速发展 和数字信号处理理论与技术的不 断完善 ，数字 信号处理器作为 电子信息领域 的新型高科技产 品，更为电机 系统的数字化控制注入 了新的生 机 。随着 Ｄ Ｐ在 电机控 制领域 的应用 ，基于 Ｓ Ｄ Ｐ的 开关 磁 阻 电 机 调 速 系统 的研 究 已如 火 如 Ｓ 荼。 ２硬 件设 计 方 案 开关磁 阻电机调速系统是 由 Ｓ Ｍ、 Ｒ 功率变 换 电路 、 Ｓ Ｄ Ｐ控制器 、 位置传感器等组成 。本系 统 的硬件框图如图 １ ： ２１功率变换器的设计 ． 功率变换主电路的结 构型式 很多 ， 有不对 称半桥型 、 双绕组型 、 电容裂相型 、 、 Ｈ型 电容转 储 型等 。 可 以用来构成 Ｓ Ｄ功率变换器 的主开关 Ｒ 器件主要有普通 品闸管 、大功率晶体管（Ｔ ） Ｇ Ｒ、 可关 断晶闸管（Ｔ ）ＭＯ Ｇ Ｏ 、 Ｓ场 效应晶体管（ Ｓ ＭＯ — Ｆ Ｔ和绝缘栅双极 晶体 管（ Ｔ 。电动机功率 Ｅ） Ｉ ） ＧＢ 变 换器主开 关器件 的选择 与电 动机 的功率等 级 、 电电压 、 供 峰值 电流 、 成本等有关； 另外还与 较完善 ， 可实现 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的最优驱动。 主开关器件本身的开关速度 、 触发难 易、 开关损 ＩＢ Ｇ Ｔ对驱动 电路 的要求 注意以下几个 问 耗 、 冲击性 、 抗 耐用性及市场普及性有关 系。 题 ：． ａ 动态驱动能力 强。能 为 Ｉ Ｂ 栅极提供具 ＧＴ 普通晶闸管是使用时间最长 、 伏安容量最 有陡峭前后沿的驱动脉 冲。Ｇ Ｔ的开关速度与 ＩＢ 大， 并且价格 比较便宜 ， 但是因为没有 自关断能 其栅极控制信号的变化速度密切相关 。Ｇ Ｔ的 ＩＢ 力， 开关频率低 ， 强迫换相 电路成本 高 、 可靠性 栅极 电压源特性呈非线性电容性质 ，用小 内阻 的驱动源对栅极电容充放 电，以保证栅极控制 差， 故不适宜做功率电路 中开关元件。 双极型功 率品体管（ Ｔ 的开 关频率高 ， 电压有足够陡的前后沿 ，使 Ｉ Ｂ Ｇ Ｒ） Ｇ Ｔ的开关损耗 具有 自关断能 力 ， 中、 容量的 Ｓ Ｄ应用广 尽量小 。ｂ能向 Ｉ Ｂ 在 小 Ｒ ． Ｇ Ｔ提供适当的正向栅压 。ｃ ． 泛， 但其电压 、 电流过载能 力差 ， 承受浪涌 电流 能向 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ提供足够的反 向栅压。在 Ｉ Ｔ关 断 ＧＢ 的能力差 ， 存在二次击穿现象 ， 不易保 护。 期间， 由于 电路中其它部分工作 ， 会在栅极 电路 可 关断 晶闸管 （ Ｔ ） Ｇ Ｏ 在不断 关断 时要求 中产生一些高频振荡信号 ，这些信号轻 则会使 相当大的反 向控制电流， 关断控制实现有难 度， 本该截止的 Ｉ Ｔ处于微通状态 ，增加管子 的 ＧＢ 并存在管压降 比普通 品闸管高等不足 ，因此作 功耗 ， 重则将使逆变电路处于短路直通状 态， 因 为功率 电路的开关的应用并不广泛。 此 ，最好给应处于截止状态 的 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ加 反向栅 功率场 效应管 Ｍ Ｓ Ｅ Ｏ Ｆ Ｔ是一种单极型 的 压（ 幅值一般 为 ： ～ ５ ） ＩＢ ５ １Ｖ ， Ｇ Ｔ在栅极 出现 Ｖ 使 电压控制器件 ，具有驱动 电路简单 、开关速度 开关噪声时仍能可靠截止 。 ． ｄ 有足够的输入 、 输 快、 热稳定性好等优点， 但是容量有限制并且 比 出电隔离能力。 驱动器具有 电隔离能力 ， 可以保 但是这种隔离不应影 响驱 双极型功率 晶体管通态压降大 ，只适 用于低 电 证设备 的正常工作 ， 压、 小功率 的开关磁阻电机 系统中。 动信号 的正常传输。 ． ｅ 具有栅压 限幅电路 ， 护 保 绝 缘栅双极 型 晶体管 （ Ｂ ） ２ 世 纪 栅极不被击穿 。Ｉ Ｂ Ｉ Ｔ是 ０ Ｇ Ｇ Ｔ栅极极限电压 为＋ ０ 驱 ２ Ｖ， ８ 年代出现的新 型复合开关器件 ， ０ 具有 工作频 动信号超 出此范围就 可能破坏栅极。 理想的驱 ￡ 率较高， 控制实现比较简单 ， 而且单管的电压定 动电路要求输人 、 输出信号传输无延 时。 这一方 额与电流定额也已经做得很大 ，已经 可以满足 面能够减少系统响应滞后 ，另一方面能提高保
开题报告-开关磁阻电机数字控制系统设计
开题报告-开关磁阻电机数字控制系统设计开题报告电气工程及自动化开关磁阻电机数字控制系统设计一、前言开关磁阻电机结构简单、成本低、容错性高、功率密度高能够高速运行，并且它能方便地实现起动和发电双功能，因此，目前越来越广泛的应用于航空和汽车上的起动／发电系统。
开关磁阻电机具有很大的发展潜力。
二、主题（一）、开关磁阻电机的发展概述“开关磁阻电机”一词源于美国学者S.A.Nasar 1969年所撰论文，它描述了这种电机的两个基本特征：开关性和磁阻性。
20世纪80年代以来，越来越多的学者开始关注开关磁阻电机，并对此进行了大量的研究。
美国空军和GE公司联合开发了航空发动机用SRD电机系统，有30KW、270V、最大转速为52000r/min和250KW、270V最大转速为23000r/min两种规格。
加拿大、前南斯拉夫在SR电机的运行理论电磁场分析上做了大量研究工作。
一些学者还研究了盘式SRM/外转子式SRM、直线式SRM和无位置传感器SRM等新型结构的电机。
1984年开始，我国许多单位先后开展了SR 电机的研究工作且SRM被列入中小型电机“七五”科研规划项目。
在借鉴国外经验技术的基础上，我国的SR电机研究技术进展很快。
近年来，中国在开关磁阻电机的研发方面取得了很大的进步例如南京航空航天大学开发了 3KW、6KW 及 7.5KW 三套原理样机，电机采用的是风冷形式。
但在大功率方面的研究还很少，仅有原理样机方面的仿真。
（二）、开关磁阻电机的优缺点开关磁阻电机结构简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W~5MW的各种高低速驱动调速系统。
使得开关磁阻电机在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用（电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域）。
其结构简单，价格便宜，电机的转子没有绕阻和磁铁。
（1）转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕阻电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠，可降低系统成本。
开关磁阻电机软特性的软件设计
下载之后可以联系QQ1074765680索取图纸，PPT，翻译=文档目录1 绪论 (1)2 设计要求 (1)3 系统结构及特点 (1)3.1 SRD的组成及工作原理 (1)3.2 SRD主要技术特点 (3)4 开关磁阻电机软特性的实现原理 (4)4.1 开关磁阻电机软特性分析 (4)4.2 开关磁阻电机软特性实现原理 (4)4.2.1 转矩的计算 (4)4.2.2 开关磁阻电机软特性调速系统控制策略 (6)5 开关磁阻电机软特性的软件设计 (7)5.1 软件设计概述 (7)5.2 主程序设计 (8)5.3 软特性的实现 (9)5.4 PI调节器的设计 (10)5.5 子程序设计 (12)5.6 可视化控制软件PC master (15)5.6.1 监控界面 (16)5.6.2 监测功能 (16)6 结束语 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录程序清单..................... ............................................................................ (20)1 绪论开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SR电机）结构简单、坚固，可靠性高，效率高，在一些要求高精度的电力拖动设备的控制系统中具有很多的优势。
开关磁阻电机及其调速控制系统（Switched Reluctance Drive，简称SRD）是位臵、速度和电流三闭环控制系统，是典型的机电一体化产品，有着广泛的应用前景。
近几年来开关磁阻电机在许多电力传动领域得到了广泛的应用，比如在城市电动汽车、矿山井下电动机车、油田抽油机、家电领域上都可以与直流调速电机和变频调速电机一较长短。
随着电力电子技术和控制技术的发展，开关磁阻电机及其调速控制系统将有更广泛的发展和应用前景。
目前在许多生产机械中，比如，电动汽车、游梁抽油机、电动钻机等需要具有软特性的电机驱动，即直流电动机的串励特性。
开关磁阻电机控制系统软件设计
开关磁阻电机控制系统软件设计作者：兴志来源：《科技资讯》 2014年第34期兴志(南京信息职业技术学院江苏南京 210046)摘要:首先介绍了开关磁阻电机基本原理及基本控制策略,在此基础上实现了基于ARM Cortex M3内核的微处理器STM32F103上的软件设计。
软件是经典的前后台系统,实现了开关磁阻电机控制系统的调速及各种保护功能。
相较于现有控制系统软件设计的多中断情形,该软件设计在所有功能均满足的情形下,兼顾程序的精简性及可扩充性,仅使用一个定时中断,并解决了由于多中断的软件设计导致的电流斩波偏高的问题,获得较理想的电流斩波效果。
关键词:开关磁阻电机控制策略软件设计电流斩波中图分类号:TD614 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)12(a)-0080-01开关磁阻电机SRM(Switched Reluctance Motor)是随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而出现的一种新型调速系统,具有结构简单、运行可靠及效率高等突出优点,成为交流、直流和无刷直流电动机调速系统强有力的竞争者,引起各国学者和企业的广泛关注。
1 基本控制策略开关磁阻电机基本控制策略主要包括电流斩波控制(CCC)、电压PWM控制、角度位置控制(APC)三种控制策略。
电流斩波控制的优点是可限制电流峰值的增长,保护开关器件的安全,并起到良好有效的调节效果,因此适用于低速调速系统。
当相电流超过约定的上限电流值时,则主开关关断,当相电流低于约定的下限电流值时,则组合开关开通,从而实现电流斩波控制效果。
电压PWM控制是通过调整占空比,来调节相绕组的平均电压,以改变相绕组电流的大小,从而实现转速和转矩的调节,电压PWM控制的特点是通过调节相绕组电压的平均值,进而能间接地限制和调节相电流,因此既能用于高速调速系统,又能用于低速调速系统,而且控制也较简单。
角度位置控制是指对开通角和关断角的控制。
它的实质就在于输入电压保持不变而通过改变主开关的开通角和关断角来调节电流,以达到调节电机转矩的目的。
关于开关磁阻电机调速系统的软件架构设计
ｉ ｎ ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ｍａ ｋ ｅ ｕ ｐ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ． Ａｔ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ． ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｉ ｅ ｏ ｆ ＳＲＭ ， ａ ｎｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈｅ
ａ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｓ ｔＭ ｂ Ｉ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕａ ｌ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｆ ｌ ｕ ｘ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／Ｓ ｉ ｍｕ Ｉ ｉ ｎ ｋ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ， ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ －ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ， ｓ Ｒ Ｍ（ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｔ ｅ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ ）
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｓ ａ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ． ｍｏ ｖｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｔ ｏ ｉ ｎｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ． Ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， ＡＣ ａ ｎ ｄ ＤＣ
基于DSP与FPGA的开关磁阻电机控制系统设计与优化
流 采样 频 率并可 以使 Ｄ Ｐ Ｓ 实现复 杂 的控制 算法 。而
且用Ｆ Ｇ 进 行Ｐ Ｍ ＰＡ Ｗ 斩波 控制和 主 电路 实时保 护 比在 ＤＰ Ｓ 中用 软件实现 相应功 能更加 可靠 与快速 。
２ ＦＧ Ｐ Ａ控 制 单 元
２ １控制 系统Ｆ Ｇ 各子模 块 ． ＰＡ ２ １ １ 置信 号处理及Ｐ Ｍ 生器模块 ．．位 Ｗ发
ｉ
— —
塑 基
Ｆ
芯片 ． 二整
电流 检 测 调理 电路
控 制 器部 分
位 置 检 测 电路 隔 离 驱动
不对称半桥型 功 率 交 换器
—— ＿
开 关 磁 阻 电机
图 １控 制 系统 硬 件 结 构框 图
ＤＰ Ｓ 作为 后 台主处 理器 ，需 要首 先对 控制 系统 初始 化 并 实现与 上位 机 终端 通 信 ，在完 成Ａ Ｄ ／ 电流 采样 的同 时，其余大 量空 间负责 实时读取Ｆ Ｇ 运算 ＰＡ
Ｐ Ｍ 生器 由分 频周 期计 数寄 存器 模块 、比较 Ｗ发
寄存器模 块 以及延 时缓 冲 寄存器模 块构 成 ，其周期
值 和 占空 比由参考初 始化值 及主控 制单 元控制 ，并
实时通过 并行通信 接 口灵活修 改 。 ２ １２ ． ． 综合 主 电路 驱动信 号输 出模 块 主 电路采 用斩单 管方 式 ，模 块实现 综合 相 辑开通 关断信 号 ，Ｄ Ｐ 出斩波信 号 ， 三路Ｐ Ｍ ￣号 Ｓ输 Ｗ｛ 以及系 统故障信 号 。图２ 出综 合输 出模块 图。 示
模 块主 要功 能 ：捕 获从位 置传感 器整形 滤波 之
后产生的三路Ｐ Ｒ 位置信号，以信号的边沿跳变为 Ｏ
基准 ，对 其位置 周期计 算 ；为 了增 强抗干 扰性 ，设 计 八个深 度 的位置 周期值 ＦＦ 寄存 器 ，去除最 大及 ＩＯ 最 小值 并对剩 余六个 周期值 进行均 值数 字滤波 ；从 而 按Ｍ 法根 据 位 置周 期值 和 计数 器频 率 值进 行转 速 计 算 。 以位 置信 号周 期值 为基 础 ，接收 Ｄ Ｐ 出的 Ｓ给 开通 关断角 度并对 角度 宽度进 行计数 值换算 ，从 而
基于MATLAB的开关磁阻电机系统的建模
智能控制技术今 日 自 动 化10 ｜ 2020.2 今日自动化Intelligent control technologyAutomation Today2020年第2期2020 No.2MATLAB 是一款主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高端科学计算软件，作为MATLAB 最重要组件之一的Simulink ，集成了动态系统建模、仿真和综合分析的功能，利用其电气系统模块库（Power System Blockset ）可以准确快速的对开关磁阻电机系统（SRD ）进行建模仿真。
1 S RD 组成SRD 主要由5大部分组成，分别是开关磁阻电机本体（SRM ）、电流检测器、转子位置检测器、功率变换器、控制器5大部分组成，系统框图如图1所示。
电能输入功率变换器位置检测器控制器电流检测器SRM负载输入命令图1 开关磁阻电动机系统框图SRM 是SRD 的执行部件和动力输出机构，它负责完成控制者下达的控制指令，最终将系统的电能转换为机械能输出，是SRD 中机电能量转换的部件，也是整个系统的核心部件之一。
SRM 运转时所需要的能量来自于功率变换器，它把蓄电池的直流电能以合适的方式转换后提供给SRM 。
因为SRM 绕组的电流是单向的，所以其功率变换器不仅结构简单，而且相绕组与主开关器件采用的是简单的串联连接方式，避免了直接短路故障现象。
功率变换器主电路的结构形式由供电电压、电动机相数以及主开关器件的种类所决定，它是SRD 能量传输的通道，直接用来驱动SRM ，因此功率变换器是影响SRD 性价比的主要因素之一。
SRM 的运行状态取决于控制器。
控制器通过综合处理速度、位置和电流等信号并通过功率变换器实现对SRM 运行状态的控制，所以控制器的优劣将会直接影响到SRM 的运行性能。
位置检测器用来检测转子位置以及提供速度信号。
电流检测器用来检测系统的电流信号并提供电流信息来完成电流斩波控制或采取相应的保护措施以防止出现过电流现象。
开关型磁阻电机调速系统控制器硬软件设计方法
意义。
１ Ｓ Ｄ及 其基本 部 件 Ｒ
Ｓ Ｄ主要 由 Ｓ Ｍ、功率转 换器 、控 制器 及检 测器 等组 Ｒ Ｒ 成。它们 之间 的关 系如 图 １ 示。其 中控 制器是 Ｓ Ｄ系统 所 Ｒ
的大脑 ，起决 策 和指挥作 用 。它综 合位 置检 测 器、电流 检 测器 提供 的电动机转 子位 置 、速度 和 电流等 反馈信 息及 外
Ｏ 引 言
开关型磁阻 电机结构 简单 、坚 固、工作 可靠 ，能 实现 在低电流 、低转速下 输 出大力 矩 的功能 ，在 重载 软启 动 的 应用方面越来越受 到煤矿 运行 工程 的关 注。但它 不像 交直
文献标 识码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１７ ０ ５ （ ０ ７ １ － ７ －３ ６ １— ９ ９ ２ ０ ）００ ５ ０ ０
开关 磁阻电动机 是根 据磁 阻工作 的 ，与步进 电动 机一
样 ，它也 遵 循 “ 阻最 小 原 则 ” 即磁 通 总 是 沿 着 磁 阻 最 小 磁 ，
的路径 闭合 ，从 而迫使磁 路上 的导 磁体运 动到使 磁 阻最小
的位 置 。
流电机那样 ，接上 交直 流 电源 后就 可 以直接运 转 ，而 必须
中的两个 电阻交替使用 ，分别测 ａ 、ｅ 、ｂ 、ｄ相电流 。
１ ）双绕组型 电路 。三相 双绕组 型电路 如图 ３所示 。
＋
图 １ 开 关 型 磁 阻 电机 调 速 系子采 用双 凸极 结构 ，图 ２是
一
台四相 电动机 的结构原理 图。
收 稿 日期 ：２０ ０ ２ ０ ７— ３— １
及 功能进 行 了阐述 ，并 以四相 ８ ６结构 开 关型磁 阻 电机 为基 础 ，利 用改进 的 双开 关管型 主 电路 功 ／ 率 转换 器 ，介 绍 了一种 以 ５ ｌ系列单 片机 为核 心 的开 关 型磁 阻电机 调 速 系统 控 制 器 的硬 软件 设 计
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开关磁阻电机控制系统软件设计
开关磁阻电机SRM（Switched Reluctance Motor）是随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而出现的一种新型调速系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出优点，成为交流、直流和无刷直流电动机调速系统强有力的竞争者，引起各国学者和企业的广泛关注。
1 基本控制策略
开关磁阻电机基本控制策略主要包括电流斩波控制（CCC）、电压PWM 控制、角度位置控制（APC）三种控制策略。
电流斩波控制的优点是可限制电流峰值的增长，保护开关器件的安全，并起到良好有效的调节效果，因此适用于低速调速系统。
当相电流超过约定的上限电流值时，则主开关关断，当相电流低于约定的下限电流值时，则组合开关开通，从而实现电流斩波控制效果。
电压PWM控制是通过调整占空比，来调节相绕组的平均电压，以改变相绕组电流的大小，从而实现转速和转矩的调节，电压PWM控制的特点是通过调节相绕组电压的平均值，进而能间接地限制和调节相电流，因此既能用于高速调速系统，又能用于低速调速系统，而且控制也较简单。
角度位置控制是指对开通角和关断角的控制。
它的实质就在于输入电压保持不变而通过改变主开关的开通角和关断角来调节电流，以达到调节电机转矩的目的。
角度控制的优点是转矩调节范围较大，可允许多相同时通电，以增加电机输出转矩，可实现效率最有控制和转矩
最优控制。
为了实现开关磁阻电机良好的调速性能，该软件设计采用以下组合控制策略，即电机基速以下运行时，采用电流斩波控制方式；在中低速下，采用电压PWM控制方式；而在高速运行时，采用角度位置控制方式。
2 软件设计
软件采用前后台系统作为软件框架，分为主程序和中断程序两部分，相较于现有控制系统软件设计中的多中断程序，该软件设计仅采用了一个定时中断，是程序更简洁，增加了程序的可读性及可移植性，同时也有利于程序的进一步扩充与完善。
现有控制系统软件中多数使用多中断设计，其中包括计算电机转速使用的捕获中断，获取电机位置使用一路或两路外部中断，电流采样时使用的DMA中断，以及一至两个定时中断，这些中断不仅增加了程序的复杂性，同时也降低了软件的可靠性。
在软件设计中，重点和难点就是如何获得较好的斩波效果，而软件设计的好坏直接影响了斩波效果的好坏。
在现有的软件设计中，一般是将各相电流通过ADC采样，再经DMA通道传输，同时产生一个DMA 中断，然后在一个定时中断（定时中断时间一般为50us至100us）中实现电流斩波。
而这种设计会产生两个问题。
其一，因为要实现其他功能，定时中断时间不能进一步缩短，而这对电流斩波而言，时间间隔又太长，以50us为例，电流可能会在50us的时间中上升40A。
其二，DMA中断优先级要高于定时中断，这可能会导致定时中断的执。