单片机为核心的开关磁阻电机调速系统设计(16)

太原理工大学毕业论文,电传方向,以C8051系列单片机为核心的开关磁阻电机调速系统设计,主要设计了功率变换器电路和控制器电路。

图2-3 绕组电感L与转子位移角θ的关系

2.3.2 电磁转矩

SR电机的电磁转矩并非恒定转矩，而是绕组电流和转子位移角的函数。当转子不处于对齐位置和不对齐位置时，由于磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。如果保持绕组中的电流值不变，将不同转子位置的静态转矩连成曲线则形成SR电机的静态矩角特性。

在理想线性模型假设下，可写出电磁转矩的解析表达式，即 1dL Te i2 （2-10） 2d

将式（2-9）代入式（2-10），则得

SR电机在转速恒定的稳态运行情况下，定子相绕组轮流通一次时，转子转动一个2 转子极矩 r ，因此SR电机的平均电磁转矩可以表示为 Nr

Tav q di

r NsNr4 di （2-11） 式中， di是一个周期（ r）的ψ——i轨迹所包围的闭合面积。

2.4 SR电机调速控制方式选择

开关磁阻电动机是一种典型的机电一体化装置。双凸极磁阻电动机的正常运行离不开可控的开关电路控制器。而每个控制器功能的实现都离不开合理的控制策略，本节着重研究开关磁阻电机的控制原理，介绍各种调速控制方案。该系统的控制具有两个层面:一是，电机控制层面，即通过调节电机自身的参数改变电机的运行特性，这一层关系是直接的；二是，系统控制层面，这个层面是将控制策略应用于开关磁阻电机及

太原理工大学毕业论文,电传方向,以C8051系列单片机为核心的开关磁阻电机调速系统设计,主要设计了功率变换器电路和控制器电路。

其外围的设备(控制器、信号检测装置等)，并使之为达到某一控制目标协同运作，这种控制是通过功率变换器间接作用在电机之上的。这个层面上的控制是种通用技术，能够应用在其它电机上的控制理论基本上都可以应用在开关磁阻电机上，比如最常见的PI或PID调节、模糊控制等；而电机层面上的控制则是开关磁阻电机所特有的，下文将对其具体控制策略加以总结和讨论。

SR电机的可控变量一般有施加于相绕组两端的电压士U、相电流i、开通角和 off等。开关磁阻电机的控制简单的说就是对上述参数进行调节，根据上述控制参量的不同，主要可分为以下三种控制方式:角度位置控制(APC，又叫单脉冲控制)、电流斩波控制((CCC，又叫电流PWM控制)、电压斩波控制((CVC，又叫电压PWM控制)。

2.4.1 电流斩波控制（CCC）方式

开关磁阻电机在基速ωb 以下运行时，由于转速较慢，旋转电动势较小，绕组电流上升率较大，为避免过大的电流和磁链峰值，获得恒转矩机械特性，采用电流斩波控制（CCC）方式。电流斩波控制是通过固定开通角 on、关断角 off，通过主开关器

件的多次导通关断将电流限制在给定范围内实现电机恒转矩控制。CCC控制方式下的相电流波形见图2-4。显然，当固定开通、关断角时，调节斩波就相当于调节关断角，或者说是电流开通区间的长度。但是它们之间也有不同之处，APC方式下电流的不可控相比，CCC方式是直接对电流实施控制，通过适当误差带的设置可以获得较为精确的控制效果。因此，CCC方式同样具有简单直接，可控性好的特点，也避免了APC方式中的“敏感”问题，与后面的电压PWM方式相比，也具有较小的开关损耗，是比较常用的控制方式。只是这种控制下，电流的斩波频率不固定，它随着电流误差变化而变化，不利于电磁噪声的消除。

图2-4 CCC控制方式下的相电流波形

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