基于MATLAB的开关磁阻电机调速系统的建模及仿真.doc

目录： 第一章 开关磁阻电机调速系统的研究现状 2 1.1 开关磁阻电机调速系统的发展 2 1.2 开关磁阻电机调速系统的特点和应用领域 2 1.3 当前的主要研究热点和发展方向 3 第二章 开关磁阻电机调速系统的基本理论分析 4 2.1 开关磁阻电动机调速系统的组成 4 2.2 开关磁阻电动机介绍 4 2.3 开关磁阻电机的国内外研究 5 2.4 开关磁阻电机结构原理 6 2.5 SRD系统功率变换器 8 2.6 SRD系统功率控制器 9 2.7 SRD系统检测单元 10 第三章 SRD系统的控制策略 11 3.1 角度位置（APC）控制 11 3.2 电流斩波（CCC）控制 12 3.3 电压PWM控制 13 3.4 小结 13 第四章 开关磁阻电机调速系统的数学建模与仿真 14 4.1 开关磁阻电机调速系统的数学建模 14 4.2 开关磁阻电机调速系统的仿真 21 总结 25 基于MATLAB的开关磁阻电机调速系统的建模与仿真 第一章 开关磁阻电机调速系统的研究现状 1.1 开关磁阻电机调速系统的发展 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。自60年代以后，随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展，交流电气传动技术发生了日新月异的变化，特别是异步电动机矢量控制和直接转矩控制理论的产生及应用技术的推广，使得异步电动机变频调速系统具备了宽调速范围、高稳态精度，快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，其动、静态特性完全可以和直流传动系统相媲美，于是出现了交流传动取代直流传动的趋势。但是，异步电动机变频调速系统也尚有一些未尽如人意之处。 正是在电气传动技术得到迅猛发展的时代背景下，20世纪80年代国际上推出了一种新型交流电动机调速系统—开关磁阻电动机调速系统简称SRD(Switched Reluctance Motor Drive)。它是继变频调速、无换向器电动机调速系统之后，于80年代中期发展起来的新型交流调速系统。该系统是将新的电动机结构—开关型磁阻电动机(Switched Reluctance Motor，简称SRM)与现代电力电子技术、控制技术合为一体，兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的优点，已成为当代电气传动的热门课题之一。 1.2 开关磁阻电机调速系统的特点和应用领域 开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。 开关磁阻电机调速系统的特点： (1)电动机结构简单、成本低、适用于高速 (2)各相工作独立、系统可靠性高 (3)功率电路简单可靠 (4)起动转矩高，启动电流小 (5)可控参数多，调速性能好 (6)适用于频繁启动、停车以及正反转运行 (7)效率高，损耗小 开关磁阻电动机调速系统作为一种新型的调速系统，兼有直流传动和普通交流传动的优点，以向各种传统调速系统挑战的势头正在逐步应用在家用电器、一般工业、伺服与调速系统、牵引电动机、高速电动机、航天器械以及汽车辅助设备等领域，显示出强大的市场竞争力。 开关磁阻电动机由于具有串励直流电动机的特性，因此在发展的初期主要应用在电力机车的牵引上。随着进一步的发展，开关磁阻电动机调速系统将逐渐占据电气传动市场。另外，对于低压、小功率的应用场合，开关磁阻电动机远优于普通的异步电动机和直流电动机。例如使用开关磁阻电动机驱动风扇、泵类、压缩机等，可以在宽广的速度范围内实现高效率的运行，且节能明显，可以在短期内收回成本。经济型小功率开关磁阻电动机调速系统有广阔的市场，尤其是在家用电器方面的应用。 1.3 当前的主要研究热点和发展方向 开关磁阻电动机调速系统同样也存在一些自身的不足和缺点，这主要表现在以下几个方面： （1）系统采用的是磁阻式电动机，其能量转换密度低于电磁式电动机。 （2）开关磁阻电动机运行时转矩脉动较大，通常转矩脉动的典型值为±15%，由转矩脉动导致的噪声问题以及待定频率下的谐振问题也较为突出。 （3）开关磁阻电动机相数越多，主接线数越多。 （4）系统运行需要电动机位置信号的反馈，而位置传感器的引入使电动机结构复杂，安装调试困难。电动机和控制器之间的连线增加，而且位置传感器的分辨率有限，使系统的运行性能下降。 （5）笼型异步电动机可以直接接入电网稳定运行，可以没有控制环节，而开关磁阻电动机必须配合控制器才能稳定工作。 针对上述缺点，国内外对开关磁阻电动机调速系统做了进一步的研究，研究的方向有： （1）进一步完善开关磁阻电动机的设计理论，建立一套效率高、适用于工程设计要求的优化设计法。 （2）加强对铁心损耗理论的研究。