开关磁阻电机控制系统
开关磁阻电机调速控制系统硬件设计
６ ４ Ｉ 建援辍磐 瘟嘲 ・ ２ ０ １ ４ 年 第１ 期
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ＆ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ研 究 与 设 计
变频 辩 ｗｗｗ ｃ ｈｉ ｎ ａ ｂ ｉ ａ ｎｐ ｉ ｎ． ｃ ｏ ｍ
利 于减少 转矩 脉动 ， 但结 构复 杂 ， 且 主开 关器 件 多 ， 成 本 高， 目前应用较多 的是 四相 （ ８ ／ ６ ） 结 构和三相 （ １ ２ ／ ８ ） 结 构。 图１ 是三相结构 Ｓ Ｒ Ｍ电动机原理 图。为简单计 ， 图中只画 出 Ａ相绕组及其供 电电路 。Ｓ Ｒ Ｍ 的运行原 理遵 循“ 磁阻最 小原理 ” 一 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 到最小磁 阻位 置时 ， 必使 自己的主轴 线与磁场的轴线 重合 。 图 ２中 ， 当定子 Ｃ — Ｃ’ 极励磁 时 ， １ － １ ’ 向定子轴线 Ｃ — Ｃ ’ 重合的位置转动 ，并使 Ｃ相励磁 绕组的 电感最大 。若 以图中定 、 转 子所处 的相对 位置作为起 始位 置， 则依次 给 ｃ —Ａ — Ｂ相 绕组通 电， 转子 即会 逆着励 磁顺 序 以逆 时针方 向连续 旋转 ； 反之 ， 若 依次给 Ｂ —Ａ — ｃ相通
Ｄ Ｓ Ｐ控制器 、 位置检 测 电路 、 电流检测 电路 、 信号转 换 、 显
示电路等组成 。本系统的硬件框 图如 图所示。
的全部 优点 ， 而且具有结构 简单 、 成本低 、 起 动性能好 、 调
速 范围宽等优点 ，所 以被广 泛应用 于各种工程 控制领域
中。
在 现 代 调 速 系统 中 ，开 关 磁 阻 电机 调 速 （ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ， Ｓ Ｒ Ｄ ） 系统具有结构简单 、 成本低 、 损耗小 、
开关磁阻电机控制系统的结构组成。
开关磁阻电机控制系统的结构组成包括以下几个方面：控制器：控制器是开关磁阻电机控制系统的核心部分，它根据输入的指令信号，经过处理后，向电机的主电路输出相应的控制信号，控制电机的转速和转向。
控制器主要由功率电路和控制电路组成，其中功率电路主要完成对电机主电路的控制，而控制电路则负责接收和处理输入的指令信号。
功率变换器：功率变换器是开关磁阻电机控制系统的重要组成部分，它能够根据控制器的控制信号，对电机的输入电源进行调制，从而实现对电机转矩和转速的控制。
功率变换器一般由开关管、二极管等电子元件组成。
位置检测器：位置检测器用于检测电机的转子位置和转速，将检测到的信号反馈给控制器，控制器再根据反馈信号调整控制信号，实现电机的闭环控制。
开关磁阻电机：开关磁阻电机是开关磁阻电机控制系统的被控对象，它是一种双凸极可变磁阻电机，其转子的凸极和定子的凸极相对，当电流通过电机绕组时，产生磁场使转子旋转。
总的来说，开关磁阻电机控制系统通过控制器、功率变换器、位置检测器和开关磁阻电机的协同工作，实现对电机的高效、精确控制。
开关磁阻电机 控制
江苏大学硕士学位论文摘要开关磁阻电机是上世纪70年代发展起来的新型调速电机，具有结构简单坚固、起动性能好、成本低、容错性好、可四象限运行等突出优点。
ISAD（Integrated Starter Alternator Damper）系统是混合动力汽车中起动、助力、发电、阻尼多功能一体化的系统。
将开关磁阻电机应用于混合动力汽车ISAD系统，可提高汽车整车性能，降低汽车油耗和排放，具有很好的应用前景和研究价值。
本文以12/10结构开关磁阻电机在混合动力汽车ISAD系统中的应用为研究背景，重点研究了开关磁阻电机在起动、助力、发电状态的运行控制。
结合开关磁阻电机的数学模型，分析了开关磁阻电机在电动与发电状态下的运行特点。
根据ISAD系统的性能要求，分别提出了开关磁阻电机在起动、助力、发电三种工作模式下的控制方法。
在此基础上，构建了开关磁阻电机的ISAD系统实验平台，设计了开关磁阻电机的控制软件。
所设计的开关磁阻电机ISAD系统，通过对不同状态下反馈输入，判断运行状态并根据所在状态调节控制参数。
能够在一定负载下带载起动；在助力状态下以效率最优和转矩最优模式为发动机助力；在发电状态，能够为蓄电池提供恒流和恒压两种模式的闭环充电。
实验证明，研究的开关磁阻电机ISAD系统运行控制方法性能良好，具有很好的应用前景。
关键词：开关磁阻电机，ISAD，混合动力汽车，DSPI江苏大学硕士学位论文AΒSTRACTSwitched Reluctance Motor（SRM）is a novel drive machine developed since 1970s, with the inherent characteristics of simple and rugged construction, good start performance, low-cost, fault tolerant and four-quadrant operation capability,. Integrated Starter Alternator Damper (ISAD）is a system within Hybrid Electrical Vehicle (HEV), combining the starter, alternator, and Damper. The application of SRM in ISAD is prospective for .well performances of the whole HEV, lower oil consumption and emission.Focused on a 12/10 SRM applied in ISAD for HEV, the control scheme of SRM is studied. Considering the mathematical model of SRM, the characteristics of SRM in the motor and generator operation are analyzed . According to the performance requirement of ISAD, control strategies of SRM in starter, booster and Alternator modes are presented respectively. Then the SRM-based ISAD experimental platform is established, the control software is also designed. The designed system recognizes running mode with the current and voltage feedback, and then adjusts control parameters accordingly. When in starter mode, it starts with load to idle speed. When in boost mode, it boosts the engine with efficiency and torque optimum. When in alternator mode, it charges battery with current-constant mode or voltage-constant mode. The experimental results illuminates the performances of the designed ISAD system based on SRM and justify the presented control strategy.KEY WORDS: SRM , ISAD , HEV , DSPII江苏大学硕士学位论文目录第一章绪论 (1)1.1 ISAD系统简介 (1)1.2 开关磁阻电机的发展概况 (2)1.3 开关磁阻电机在ISAD系统上的应用 (3)1.4 课题研究背景及意义 (5)1.5 本文主要研究内容 (5)第二章开关磁阻电机的基本理论 (7)2.1 开关磁阻电机调速系统的基本组成 (7)2.2 开关磁阻电机的原理、基本结构与特点 (9)2.3 开关磁阻电机的数学模型 (11)2.3.1 开关磁阻电机的基本方程 (11)2.3.2 开关磁阻电机的线性模型 (13)2.3.3 开关磁阻电机的磁链特性 (14)2.3.4 开关磁阻电机的电流分析 (15)2.3.5 开关磁阻电机的机械特性 (17)2.4 开关磁阻电机的常用控制方式 (19)2.4.1 电流斩波控制（CCC）方式 (19)2.4.2 角度位置控制（APC）方式 (19)2.4.3 脉宽调制控制（PWM）方式 (20)2.5 开关磁阻电机的发电运行 (20)2.5.1 开关磁阻电机的功率平衡方程 (20)2.5.2 开关磁阻电机的发电运行分析 (21)2.6 小结 (22)第三章12/10结构开关磁阻电机调速系统硬件设计 (23)3.1 系统构成 (23)3.2 开关磁阻电机 (23)3.3 功率变换器 (24)3.3.1 功率变换器拓扑结构 (24)3.3.2 功率变换器具体设计 (25)3.4 控制器组成 (26)3.4.1 DSP控制器 (27)3.4.2 复杂可编程逻辑器件（CPLD）硬件控制电路 (28)3.4.3 外围比较电路 (30)3.5 反馈信号检测 (30)3.5.1 位置信号检测 (30)3.5.2 电流信号检测 (32)III江苏大学硕士学位论文3.5.3 电压信号检测 (33)3.6 小结 (33)第四章开关磁阻电机的控制策略及软件实现 (34)4.1 ISAD系统的控制要求 (34)4.2 开关磁阻电机ΙSAD调速系统的控制策略 (35)4.2.1 起动状态控制策略 (35)4.2.2 助力状态控制策略 (36)4.2.3 发电状态控制策略 (36)4.3 开关磁阻电机的控制问题 (37)4.3.1 转速计算功能的实现 (37)4.3.2 角度位置的准确定位 (38)4.3.3 换相逻辑的实现 (39)4.4 控制软件结构 (40)4.5 后台程序 (41)4.5.1 主程序 (41)4.5.2 初始化模块 (42)4.5.3 起动状态子程序 (43)4.5.4 助力状态子程序 (44)4.5.5 发电状态子程序 (44)4.6 前台中断 (45)4.6.1 捕获中断 (45)4.6.2 定时器1的中断 (46)4.6.3 其它中断 (47)4.7 小结 (47)第五章实验及数据分析 (48)5.1 实验系统 (48)5.2 起动实验 (50)5.3 助力实验 (51)5.3.1 助力状态导通角度优化实验 (51)5.3.2 助力性能分析 (55)5.4 发电运行开通角优化实验 (56)5.5 闭环发电实验 (58)5.6 缺相发电实验 (58)5.7 小结 (60)第六章全文总结与展望 (61)6.1 全文总结 (61)6.2 展望 (62)参考文献 (63)致谢 (68)IV江苏大学硕士学位论文第一章绪论1.1 ISAD系统简介混合动力汽车（Hybrid ElectricVehicle，简称HEV），是指同时装备汽车发动机和电动机两种动力源的新型车辆。
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统
开关磁阻电机工作原理及其驱动系统首先，让我们来了解开关磁阻电机的原理。
它由一组互相串联的磁电阻元件组成，安装在定子上。
这些磁电阻元件是由永磁材料制成的，具有高磁导率。
当电流通过磁阻元件时，它们变为“ON”状态，并形成低磁阻通路，允许磁通通过。
当电流终止时，它们恢复为“OFF”状态，形成高磁阻通路，磁通不再通过。
这种可逆性允许电机在电流方向改变时，磁通的方向也随之改变，从而实现了转子的转动。
1.电源：为电机提供所需的电能。
通常使用直流电源来驱动开关磁阻电机，但也可以使用交流电源。
2.驱动电路：将电源提供的直流电转换为适合电机工作的电流和电压。
驱动电路通常由功率放大器和控制电路组成。
功率放大器用于放大驱动电流，以控制磁阻元件的磁化状态。
控制电路用于监测电机的运行状态，并根据需要调整驱动信号。
3.控制电路：根据用户的指令或外部传感器的反馈信号，控制电机的运行速度和转向。
控制电路根据需要向驱动电路发送控制信号，以改变驱动电流的大小和方向。
开关磁阻电机的驱动系统通过控制磁化状态来改变磁通，从而控制电机的转动。
当需要驱动电机时，控制电路向驱动电路发送启动信号，驱动电路放大信号并向磁阻元件提供足够的电流，使其进入“ON”状态。
这时，磁通开始通过，产生转矩，驱动转子开始转动。
当需要改变电机的转向时，控制电路改变驱动电流的方向，使磁通方向相应改变。
需要注意的是，开关磁阻电机的驱动系统需要根据具体的电机参数和工作要求进行设计和调整，以实现最佳的性能和效率。
驱动系统应能提供足够的功率和精确的控制，以满足电机的转矩和速度需求，并确保电机的稳定运行。
综上所述，开关磁阻电机的工作原理基于磁阻效应，并由驱动系统控制。
驱动系统由电源、驱动电路和控制电路组成，通过改变磁化状态来改变磁通，从而驱动电机的转动。
这种电机具有结构简单、转速范围广、效率高等特点，适用于许多工业应用领域。
电子教案 项目16 开关磁阻电机
环节3：
1、开关磁阻电机的特点
开关磁阻电机(Switched Reluctance，SR)是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外逃匿电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体高新技术，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
（1）开关磁阻电机的优点
1）电机结构简单，成本低，可用于高速运转；
2）功率电路简单可靠；
3）系统可靠性高；
4）启动转矩大，启动电流低；
5）适用于频繁启停及正反向转换运行；
6）可控参数多，调速性能好；
7）效率高，损耗小；
8）可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
（2）开关磁阻电机的缺点：
1）有转矩脉动；
2）开关磁阻电机传动系统的噪声与震动比一般电机大；
（4）掌握开关磁阻电动机的特点及应用。
能力目标
（1）掌握开关磁阻电机的结构组成
（2）掌握开关磁阻电机的工作原理
（3）掌握开关磁阻电机控制系统的工作原理。
二、教学内容
开关磁阻电机的结构，工作原来及控制技术
三、重点难点
教学重点
1.开关磁阻电机控制系统的结构组成
教学难点
1.开关磁阻电机控制系统的工作原理。
3.开关磁阻电动机控制技术
开关磁阻电动机调速系统SRD (Switched Reluctance Drive)是继变频调速系统、无换向器电动机调速系统之后发展起来的最新一代交流无级调速系统。它具有结构简单、坚固、成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高等诸多优点，由其构成的传动系统具有交、直流传动系统所没有的优点。
在宽广的转速与功率范围内均具有较高的效率。
电动机的转矩脉动比较大，目前致力于减小电动机转矩脉动的控制方法是该领域的研发热点之一。
《开关磁阻电机》课件
电动汽车的驱动系统需要能够提供更高的扭矩和功率，同时还要具备较 高的可靠性和效率。开关磁阻电机能够满足这些要求，因此在一些高端 电动汽车中得到了应用。
在工业领域的应用
工业领域是开关磁阻电机的重要应用领 域之一，特别是在需要高扭矩、高可靠
性、高效率和高寿命的场合。
发展
开关磁阻电机在发展过程中不断改进和优化，以提高效率、降低成本、减小体积和重量等方面取得显著进展。目 前，开关磁阻电机已经在工业自动化、电动车、家用电器等领域得到广泛应用。
特点与优势
特点
开关磁阻电机具有结构简单、成本低、可靠性高、效率高、调速范围宽等优点。
开关磁阻电机具有更高的能效和可靠性，适 用于需要频繁启动、制动和调速的场合。此外，开关磁阻电机的控制系统简单， 维护方便，适用于各种恶劣环境。
开关磁阻电机的设计、制造和控制系 统已经得到了很大的发展，但仍存在 一些挑战和问题需要进一步研究和解 决。
对未来研究的展望
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，开关磁阻电 机的性能和功能需要进一步优化和完善。
未来的研究将更加注重开关磁阻电机的智能化、高效化、 小型化和轻量化等方面的研究，以适应更加复杂和多变的 应用场景。
在工业领域中，开关磁阻电机主要用于 驱动各种机械设备，如压缩机、泵、风 机、传送带等。由于其高效、可靠、维 护成本低等优点，开关磁阻电机在工业
领域中得到了广泛应用。
在工业自动化和智能制造领域，开关磁 阻电机的高效性和可靠性也得到了广泛 应用，如机器人关节驱动、自动化生产
线等。
在家用电器领域的应用
家用电器是开关磁阻电机的重要应用领域之一，特别是在需要高效、低噪音、低 维护成本的家电产品中。
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。
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统开关磁阻电机80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。
具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。
一、开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。
因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。
开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。
定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽，然后叠压而成，其定、转子冲片的结构如图1所示。
图1：开关磁阻电机定、转子结构图图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机，S1. S2是电子开关，VD1, VD2是二极管，是直流电源。
电机定子和转子呈凸极形状，极数互不相等，转子由叠片构成，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。
电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。
当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时，开关S1, S2合上，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。
通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。
当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用
开关磁阻电机驱动系统的运行原理及应用1.简介：开关磁阻电机由驱动器和电机两部分组成，其中驱动器根据外部输入源的指令向电机提供电流，而电机则将电流转化为转动力。
2.驱动电流：驱动器根据输入源的指令产生开关电流，该电流可以通过改变驱动器中的电流方向和大小来实现。
在每一个电机相中都有一个电流传感器，用于测量电流。
驱动器会根据这些测量结果，进行控制电机的电流。
3.磁化和消磁：当电流通过电机线圈时，它会产生磁场，从而使定子上的磁阻磁化。
然后，电流将被改变方向，导致磁阻逆磁化。
这个过程会不断重复。
4.转动力产生：由于磁阻的磁化和逆磁化，定子上的转子被吸引和排斥。
这个过程会持续下去，从而使电机转动。
1.工业机械：开关磁阻电机驱动系统可以应用于各种工业机械中，如机床、印刷机、绘图仪和工业机器人等。
它们能够提供高速、高力矩和高精度的转动控制，提高生产效率和产品质量。
2.汽车工业：开关磁阻电机驱动系统可以应用于汽车的多种部件中，如电动方向盘、电动驱动系统和汽车座椅调节器等。
它们能够提供精确的转动控制，提高汽车的舒适性和操纵性。
3.医疗设备：开关磁阻电机驱动系统可以应用于医疗设备，如手术机械、医疗床和医疗影像设备等。
它们能够提供平稳的转动和精确的位置控制，提高医疗设备的性能和安全性。
4.家用电器：开关磁阻电机驱动系统可以应用于家用电器，如洗衣机、空调和冰箱等。
它们能够提供高效的转动和低噪音的操作，提高家用电器的使用体验和节能效果。
总结：开关磁阻电机驱动系统通过开关磁阻电机的独特运动原理，提供高效、高速和高精度的电机控制。
它已经在各个领域得到广泛应用，并为相关行业的发展和进步做出了重要贡献。
未来，随着科学技术的不断进步，开关磁阻电机驱动系统有望进一步发展和创新，为人类社会的发展做出更大的贡献。
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理
SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理SRD (Switched Reluctance Drive) 开关磁阻电机驱动系统是一种采用交绕、直流偏置磁通和数字控制技术的新型电机驱动系统。
相比于传统的电机驱动系统，SRD系统具有简单的结构、高效的转换特性和灵活的控制模式。
本文将通过以下几个方面介绍SRD开关磁阻电机驱动系统的控制原理。
1.SRD系统的基本结构2.SRD系统的工作原理SRD系统在运行时，通过控制定子线圈的电流方向和大小来控制电机的转矩和转速。
当定子线圈通电时，在铁心片之间产生磁场，吸引转子中的铁心片。
通过改变定子线圈的电流方向和大小，可以控制吸引和排斥转子铁心片的力，从而控制电机的转矩。
3.SRD系统的控制模式SRD系统采用数字控制技术，可以灵活地选择不同的控制模式。
常见的控制模式包括速度闭环控制、转矩闭环控制和位置闭环控制。
速度闭环控制通过测量电机的转速，并根据设定值调整电流的大小和方向来控制转速。
转矩闭环控制通过测量电机的转矩，并根据设定值调整电流的大小和方向来控制转矩。
位置闭环控制通过测量电机的位置，并根据设定值调整电流的大小和方向来控制位置。
4.SRD系统的控制策略SRD系统采用先进的控制策略，如模糊控制、PID控制和自适应控制。
在速度闭环控制模式下，可采用PID控制策略，根据转速误差和误差的变化率来调整电流的大小和方向。
在转矩闭环控制模式下，可采用自适应控制策略，根据转矩误差和电流的变化率来调整电流的大小和方向。
在位置闭环控制模式下，可采用模糊控制策略，根据位置误差和电流的变化率来调整电流的大小和方向。
5.SRD系统的优势SRD系统相比传统的电机驱动系统具有以下几个优势：首先，SRD系统结构简单，易于制造和维护。
其次，SRD系统具有高效的转换特性，能够实现高转矩密度和高效能的特点。
此外，SRD系统的数字控制技术使其具有灵活的控制模式和优秀的控制性能。
总结：SRD开关磁阻电机驱动系统通过控制定子线圈的电流方向和大小来控制电机的转矩和转速，并采用数字控制技术实现灵活的控制模式。
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统1.工作原理：开关磁阻电机是一种以磁阻为主要工作原理的电机。
它利用电流在磁阻元件中产生的磁阻变化，从而实现驱动电机转动。
该电机主要由定子和转子两部分组成。
定子中心构造有磁阻元件（如磁阻电阻块或磁阻隐藏产生器），制造磁场，而转子是磁场作用下的动力元件。
电机通过改变定子和转子之间的磁阻关系来实现转矩调速。
工作过程如下：(1)当电机通电时，定子中的磁场会激励转子周围的物质，并产生磁阻。
(2)通过改变通电线圈的电流方向，可以改变磁场中的磁阻分布和大小。
(3)转子在磁场影响下，会发生转动，转动角度和方向与磁阻的变化有关。
(4)控制系统通过改变电流的大小和方向，以调节磁场中的磁阻，从而控制电机的转速和转矩。
2.控制系统：(1)电源供应：控制系统需要提供稳定的电源供应，以保证电机正常工作。
可以采用直流电源或交流电源供电，根据实际要求进行选择。
(2)电流控制：电流控制是开关磁阻电机的关键。
通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。
可以采用PID控制算法等来实现电流的闭环控制。
(3)角度控制：角度控制是实现电机转动角度的控制手段。
可以通过位置传感器等装置来检测电机转子的位置，然后通过控制系统来调整电流方向和大小，从而实现电机转子在指定角度上停留或转动。
(4)速度控制：速度控制是根据实际需求来调节电机转速的手段。
可以通过改变电流的大小和方向，或者改变供电频率等方式来实现速度的调节。
总结：开关磁阻电机是一种利用磁阻变化实现驱动的电机，通过改变电流的大小和方向，可以实现对电机的转速和转矩的调节。
其控制系统主要包括电源供应、电流控制、角度控制和速度控制等部分。
利用这些控制手段，可以实现对开关磁阻电机的精确控制，满足各种实际应用需求。
开关磁阻电机结构特点
开关磁阻电机结构特点
开关磁阻电机属于一种新型的电机类型，其结构特点如下：
1. 转子结构：开关磁阻电机的转子由多个铁心组成，每个铁心之间通过绝缘材料隔开。
转子的铁心数量可以根据电机的功率和应用场景进行调整。
2. 定子结构：开关磁阻电机的定子主要由多个绕组组成，每个绕组分别被固定在定子铁心上。
定子铁心之间也通过绝缘材料隔开。
3. 磁路特点：开关磁阻电机的磁路是由多个通道组成的。
通道中有一个绕组，通过切换电流方向来产生磁场。
这种磁路结构使得电机具有高效率和高功率密度的特点。
4. 控制系统：开关磁阻电机的控制系统通常采用DSP芯片进行控制。
控制系统根据电机的负载情况和运行状态，来调整电流的方向和大小，以实现电机的高效率和高性能。
5. 优点：开关磁阻电机具有高效率、高功率密度、高响应速度、低噪音、低振动等优点。
此外，由于开关磁阻电机的磁路结构简单，制造成本低，因此在工业应用中也具有较高的竞争力。
以上是开关磁阻电机的结构特点和优点，它是一种新型的电机类型，具有很高的应用前景和发展潜力。
基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统
基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统摘要本文提出了一种基于瞬时电流控制的抑制开关磁阻电机转矩脉动的微步控制策略。
设计了以TMS320LF2407为主控制器的开关磁阻电机控制系统。
给出了系统的硬件电路和软件框图。
采用最新的转矩矢量控制策略,有效地抑制了转矩脉动。
仿真实验结果表明:本系统硬件简单、实用性好、具有良好的动态和静态特性。
关键词 SR电机;DSP控制器;电动汽车0 引言开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)是在磁阻电动机的基础上发展起来的一种高性能机电一体化电机,以其结构简单坚固、成本低廉、工作可靠、耐高温等优点,又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得良好的可控性,已经在许多领域得到了应用。
但是,开关磁阻电动机最主要的缺点就是转矩脉动,它不仅直接影响着驱动系统的输出特性,而且还将不可避免加重电动机本身的振动和增加电动机运行时的噪声。
因此,开关磁阻电动机转矩脉动抑制的研究一直受到人们的重视。
文献[1]将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的模糊规则和自学习能力,得到优化的期望相电流,从而实现电动机的低转矩脉动控制。
但是控制方案复杂,难以实现实时控制,且控制性能与模糊规则和样本的选取有重大关系。
本文设计了基于微步控制策略的开关磁阻电动机驱动控制系统,控制系统简单,有效地减小了转矩脉动,具有很好的应用价值。
1 SR电机矢量控制策略1.1 SR电机矩角特性由SR 电动机运行原理可以知道,其转矩是由磁路选择最小磁阻结构的趋势而产生的。
由于SR电动机磁路的非线性,通常SR 电动机的转矩根据磁共能来计算,即式中,θ为转子位置角,i为绕组电流,k为电机相数。
在忽略开关磁阻电机磁路饱和及边缘效应,且假定电感与电流无关,则上式可简化为:式中L 为SR 电动机相绕组的自感,其变化周期与转子的极对数成正比,利用傅立叶分解,且忽略高次谐波的影响,则L可表示为:。
开关磁阻电机系统使用说明
开关磁阻电动机调速系统 用户手册
淄博凯隆电气有限公司
Zibo Kailong Electricity Co.,Ltd.
前言 感谢您使用凯隆电气公司 CD 系列开关磁阻电动机调速系统。CD 系列调速系统是作为控制装置安装在标准箱体内而设计的。控制器使 用 220V、380V、660V、1140V 标准交流电源，在使用 CD 系列之前 请仔细阅读使用手册，正确使用该控制器。 此使用手册交给最终用户妥善保管。
床等设备中可做为正点，反点端子使用），用户可在外部电路逻辑上与 ST、阳等运行端 子设置为互锁状态关系后使用。 起停：FR（转向端子）、（与 GD 短接，V2 端有效：与 GD 断开则 V1 端有效）：ST（起 动）、与 GD 短接，电动机转动；分开则停转）；GD（控制信号公用）、（控制信号地）； RE（故障复位）、（与 GD 短接则故障复位）。 给定：+10V（设定用电源）、（+10V）；V1（正向转速给定）、（与 GD 间加 0`+10V 给定 信号，电机正转，电压大小对应电机转速高低。可设定为双极性给定方式，参见图 8 说明）； GD（控制信号公用）、（控制信号地）；V2（反向转速给定）、（与 GD 间加 0"+10V 给定信号，电机反转，电压大小对应电机转速高低）：-10V（设定电源）、(-10V)。 联锁：T11（联锁输入）、（与 GD 短接不允许起动；与 GD 断开允许起动）；GD（控制 信号公用）、（控制信号地）。 功能：S0+、SO-（转速信号输出）、（对应电机，每转一转，S0+对应 SO 一输出 24 个 方波脉冲）；D0+、DO-（转向信号输出）、（电机正转时 D0+、DO 一导通，电机反转时， D0+、DO 一关断）；光藕输出，DC30V，5mA 以下。 OS（速度显示信号输出）、（输出出厂值 0"10V，输出电流 c20mA)。 OI（电流信号输出）、（输出出厂值为 0"1 OV，输出电流《20mA）。 报警：EOK（常开触头输出）；EOG（触头输出公共）；EOB（常闭触头输出）。通电后 控制器正常时，EOK 与 EOG 短路，EOB 与 EOG 断开，控制器故障时，EOK 与 EOG 断开，EOB 与 EOG 短路。 2．2．2 主回路接线 接线指导： ■主回路电源接线必须连接合适的保护开关。 ■主回路电源接线建议连接合适的进线电抗器。 ■电源电缆和输出电缆的接头必须镀锡。 2．2．3 控制回路接线 ■接线指导 1) GD 为输出信号的公共端，这些端子不要接地。
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开关磁阻电机控制系统
摘要:开关磁阻电机(SRM)是一种新型调速电机，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代调速系统。
它的结构简单坚固，调速范围宽，系统可靠性高,可以进一步提升系统的安全稳定性。
关键词：驱动系统；电动机；开关磁阻电机
1引言
开关磁阻电机是SRD系统中实现能量转换的部件,也是SRD系统有别于其他电动机驱动系统的主要标志。
与反应式步进电机相似,SR电机系双凸极源可变磁阻电动机,其定,转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成,且定,转子极数不同。
定子上装有简单的集中绕组,转子只由叠片构成,没有绕组和永磁体。
功率变换器向SR 电机提供运转所需的能量,由蓄电池和交流电整流后得到知的直流电供电。
控制器是系统的中枢。
它综合处理速度指令,速度反馈信号及电流传感器,位置传感器的反馈信息,控制功率变换器中道主开关器件的工作状态。
2电动机的种类区分
如今最常使用的电动机分别有一下四类
（1）直流电动机
直流电动机的成本低廉、电路简单、易于实现平滑调速，同时有着良好的四象限运行能力，满足用于电动汽车的部分需求。
然而传统直流电机存在机械换向器和电刷，运行中会产生电火花和电磁辐射，从而干扰到车辆的电子控制系统，不利于车联网体系的建立。
除此之外，机械换
向器有着极为复杂的结构，难以简单制造且使车速到达高速。
（2）交流感应电机
交流感应电机一般采用六用鼠笼型的结构，对比与其他电机，三相鼠笼型电
动机成本较低，运行效率高，拥有良好的可靠性的同时便于维修的优点，而且体
积小。
通过一定的控制策略，，交流感应电机也可以实现类似于直流电机的良好
调速特性。
但与此同时，交流感应电机用电量大，在使用过程中发热严重，调
速性能不佳，控制系统复杂且需要一定的成本。
（3）无刷永磁电机
永磁电机是一种高性能新兴电机。
永磁无刷直流电机结构中不含换向器和电刷，这样一来永磁电机一方面继承了直流电机优秀的调速性能又避免了机械换向
器和电刷带来的负面影响。
相较于此前介绍的几种电机，永磁电机有更高的功率
和转矩，极限转速高、制动性能好。
散热性能更好。
加之永磁电机也具有优异的
四象限运行能力，使得永磁电机作为较晚出现的电动车用电机却后来者居上，近
些年来表现出越来越迅猛的发展势头。
然而，在应用反面永磁电机有几个不可回
避的缺点。
其一，永磁材料受温度影响大，在大电流负载时，温度的上升会导致
永磁材料性能下降。
其二、受限于转子磁轭与定子之间安装的机械强度，永磁电
机难以承受高速运行状态。
其三、稀土永磁体的价格昂贵，导致永磁电机的制造
成本上升。
其四、大型稀土永磁体会吸引周围飞散的金属碎屑，对电极稳定运行
不利。
其五、受限于自身的结构及材料特点，永磁电机难以获得高于基速两倍及
以上的转速。
这些问题在实际应用中限制了永磁电机的适用范围。
（4）开关磁阻电机
开关磁阻电机（SRM）是一种双凸极变磁阻电机，转子不含永磁体而是由硅
钢片叠压而成。
从结构上来看对比与其他电机，开关磁阻电机相对较为稳定，并
且在转速、转矩方面的调速范围更广，并且在可靠性已经稳定方面，开关磁阻电
机也有着相对的优势。
此外，对于控制和四象限运行方面所需的功能，开关磁阻
电机能够更加容易且灵活大实现。
3开关磁阻电机控制方式
现如今最常使用的的开关磁阻电机的控制方式主要有一下三种控制：
（1）电流斩波控制
（2）电压斩波控制
（3）角度位置控制
而在这三种控制方式中开关磁阻电机的绕组电流是不连续的，在每个导通周
期内，绕组电流都会从零开始上升然后下降到零等待下一次开通。
由此可以将这
三种控制方式归结为电流断续控制模式加以分析。
电流连续导通模式即在导通周
期内相电流维持在零以上，不会降为零也不会从零开始上升。
在电流断续导通控
制下，如果电机工作在高速，反电动势和绕组阻抗增大，那么相电流值的增长将
会遇到瓶颈甚至降低。
这对电机转速范围的进一步提升是一种阻碍。
因此可以认为，电流连续导通模式是对电流断续导通模式的一种补偿，是对电机整体调速范
围的一种扩充，完善了电机从低速、中高速到高速的速度范围。
4开关磁阻电机在汽车发动机中的作用
对于电动汽车，电动机需满足以下要求
（1）电机要频繁启动，停止、加减速。
速度改变范围要宽，变速是要平稳
迅速，复杂路况下要也要有优秀的控制性能。
在速度较低时能提供足够大的转矩，以满足电动汽车上下坡、启停的要求。
除此之外，高速运行时电机还需要能提供
足够高且稳定的转速，以满足平稳运行的要求。
（2）电动汽车的电机在多种运行情况以及范围广的功率变换范围内都需要
能高效运转。
除了电动机，其控制系统包括控制器、功率变换器、传动装置都需
要高效率，从而增加汽车运行的稳定性以及减少开车时的油耗
（3）需要极快的反应速度、良好的加速性能、优越的过载能力从而适应电
动汽车运行时路况的变化。
（4）电机及其控制系统足够稳定，有较强的容错性，能承受瞬间的大电流
冲击以提供足够大的起动转矩。
（5）电机体积要适当，重量不能过大，以满足电动车车体大小的需要。
（6）电机本身的制造要求十分严格，作为汽车使用不仅需要考虑振动，过
热等运行时及其容易出现的现象，同时也要做好在恶劣环境中行驶时尘埃，雨水，已经各种腐蚀物的影响。
（7）对于制造厂商来说，需要电机的成本足够低廉，此外结构简单，便于
制造与维修，稳定性要好，减少机器损坏的可能性。
而开关磁阻电机基本满足以上需求，因此在电动车的使用中有着重大意义。
5结束语
随着如今现代电机控制系统的不断发展，随着传统电机的不断淘汰，开关磁
阻电机的占比已经越来越高。
因此，对于开关磁阻电机进行进一步的研究与优化
无疑是一项非常有潜力的课题，在电机系统的运行构建过程中，我们也应该优先
考虑开关磁阻电机的使用，从而构建更加高效的电机系统。
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