开题报告
电气工程动化
开关磁阻电机数字控制系统设计
前言
开关磁阻电机结构简单成低容错性高功率密度高够高速运行方便实现起动发电双功目前越越广泛应航空汽车起动／发电系统开关磁阻电机具发展潜力
二题
（）开关磁阻电机发展概述
开关磁阻电机词源美国学者SANasar 1969年撰文描述种电机两基特征：开关性磁阻性20世纪80年代越越学者开始关注开关磁阻电机进行量研究美国空军GE公司联合开发航空发动机SRD电机系统30KW270V转速52000rmin250KW270V转速23000rmin两种规格加前南斯拉夫SR电机运行理电磁场分析做量研究工作学者研究盘式SRM外转子式SRM直线式SRM位置传感器SRM等新型结构电机
1984年开始国许单位先开展SR 电机研究工作SRM列入中型电机七五科研规划项目鉴国外验技术基础国SR电机研究技术进展快年中国开关磁阻电机研发方面取进步例南京航空航天学开发 3KW6KW 75KW 三套原理样机电机采风冷形式功率方面研究少仅原理样机方面仿真
（二）开关磁阻电机优缺点
开关磁阻电机结构简单性优越性高覆盖功率范围10W~5MW种高低速驱动调速系统开关磁阻电机种需调速高效率场合均广泛（电动车驱动通工业家电器纺织机械电力传动系统等领域）
结构简单价格便宜电机转子没绕阻磁铁
（1）转矩方电流方关需单方相绕阻电流相功率开关功率电路简单降低系统成
（2）易实现种生制动力
（3）定子线圈嵌装容易热耗部分定子易冷效率高损耗允许较温升
（4）转子没电刷结构坚固适危险环境控制灵活
（5）调速范围宽控制灵活输出效率高
（6）电机绕组电流方单方控制电路简单具较高济性性转子转动惯量较高转矩惯量
缺点转矩脉动需根转子定子相位置投励必须控制器稳速运行接线数着相数增量增
（三）基容
功率变化器 SRD中占重非常合理设计功率变换器提高SRD性价格关键功率变换器电动机结构匹配效率高控制方便结构简单成低求出发理想功率变换器应该具备条件：
（1）少数量开关器件
（2）基数相偶数相SR电机适合
（3）电源电压加相绕阻
（4）开关器件额定电压接电动机额定电压
（5）相绕阻电流变化速度快
（6）通开关器件调制够效控制相电流
（7）绕阻磁链减少时够量回馈电源
具备条件电路相开关电路少数量开关器件功率变换电路
31相开关电路
相开关电路包括双绕阻功率变换器采分裂式直流电源功率变换器带储存电容功率变换器生式SR电动机功率变换器
双绕阻功率变换器求SR电动机相二次绕阻次绕阻完全耦合器开关器件装置额定电压少电机绕阻额定值两倍未足开关器件额定电压缺点铜线利率低逆变电路言济
采分裂式直流电源功率变换器种功率变换器中电容量电源电压定额显著增加保证三线电源两侧负载相等臂相工作电压相等采种功率变换器方案适偶数相SR电机种方案蓄电池供电系统十分合适
带储存电容功率变换器根量回馈电源方法种方案：1利谐振回收量2利阻尼回收量3利斩波器回收量优缺点
32具少数量开关器件功率变换器
称半桥电路基础发展起种新少开关器件功率变换电路保留桥式电路优点相开关少两开关工作状态必须根连接相绕阻电流决定必须提出相电流独立控制开关器件策略时SR电机相绕阻接功率变换器方式必须加限定
电流检测电路检测定子绕组电流反馈控制器中四相电机采取ACBD套电流传感器SRM功率变化器输出相电流单电阻采样直流电流互感器霍尔元件采样磁敏电阻采样
位置检测目确定转子定子相位置绝位置传感器检测定子相位置然信号反馈逻辑控制电路确定应相绕阻通电机四相绕阻位置判断出转子相位子达检测转子相位置目
数字控制电路完成象限控制软起动等控制功通单片机实现非常控制功灵活性智性缺点系统响应速度受单片机速度影响
（四）开关磁阻电动机数学模型
开关磁阻电动机控制参数数学模型十分复杂降低难度开关磁阻电动机采简化线性化准线性化分析方法便建立较准确开关磁阻电动机数学模型考虑电动机磁路饱涡流磁滞效应等非线性素列出精确数学模型计算复杂难仿真分析建立开关磁阻电动机数学模型时候理性实性加折中考虑简化分析做出假设
(1)电路电源直流电压Us恒定变
(2)开关器件理想开关导通压降零关断时流电流零
(3)忽略功率消耗
(4)电动机相参数称忽略相间互感
(5)电流脉动周期认转速恒定
（五）开关磁阻电机应
作种新型调速驱动系统开关磁阻电机愈愈认应目前已成功应电动车驱动系统家电器工业应伺服系统高速驱动航空航天等众领域中面介绍开关磁阻电机应实例
51电动车中应
电动车解决世界源危机环境污染等重难题理想交通工具21世纪高科技产品目前电动摩托车电动行车驱动电机永磁刷永磁刷两种然采开关磁阻电机驱动独特优势矩脉动噪声相永磁电机言功率密度效率偏低位置传感器增加结构复杂性降低性MRD缺点
52食品加工机械中应
食品加工机械中开关磁阻电机显现出独特优势：体积烧电机没齿轮减速电机外形设计灵活适应性够安全停机速度离散选者连续调易实现特殊求机械特性开关磁阻电机结构体积特性优势非常明显降低电机成提高产品性
53龙门刨床中应
龙门刨床机械行业种重加工机械传动系统作带动工作台实现返运行
实践证明开关磁阻电机特性特适合频繁起制动换相运行换相程起动电流额定电流05倍起制动转矩调工艺符合求轻型龙门刨床取较低速度传动形式限开关磁阻电机满足提升速度条件加机允许提升速度切削力绝合理实验证明机床速度提高40mmin机床系统刚性满足样刨床生产效率提高倍
（六）开关磁阻电机发展趋势展
1数学模型研究
数学模型控制理应基础研程中已提出种样开关磁阻电机数学模年维系统辨识波模型神网建模等种建模理发展迅速SRM数学模型研究必定会快速发展相信久结合种现代建模理SRM非线性数学模型提出
2非线性控制理智控制理应年然学者已非线性控制理智控制理应SRM制系统中控制理结合控制策略完善控制效果理想预见未段时间非线性控制理智控制理控制策略究步进行更加效途径应SRM系统中
3高性SRM驱动系统研究
SRM具体积重量轻转矩惯量等优点SRM线性特性转矩脉动难抑制SRM伺服驱动系统研究进展较缓慢着转矩脉动抑制研究进步发展SRM非线性质认识加深SRM伺服驱动系统中应研究必定会空前发展
三结
目前已提出线性准线性非线性等SRM数学模型基础结合种样消转矩脉动控制策略线性控制理非线性控理智控制理应SRM控制器设计已取丰硕成果SRM控制领域研究远未完善程度未段时间SRM制技术数学模型控制策略控制理应高性驱动系统开发等方面继续发展
四参考文献：
[1]唐洁邓智泉曹鑫王晓琳开关磁阻起动／发电机数字控制系统设计[J]南京航空航天学1993
[2]詹琼华开关磁阻电动机[M]武汉：华中理工学出版社1992
[3]王宏华开关型磁阻电动机调速控制技术北京：机械工业出版社1999727286575
[4]彭志谨电气传动调速系统[M]北京：北京理工学出版社1988
[5]陆道政等动控制原理设计海：海科学技术出版社1978
[6]曹家勇陈幼詹琼华周祖德等[J]开关磁阻电动机控制技术研究现状发展趋势 湖北武汉华中科技学出版社2005
[7]张全柱郝荣泰单片微机控制开关磁阻电机调速系统[D]北方交通学学报 2001
[8]李俊卿李明开关阻电机发展综述[D]华北电力学电力工程系河北保定071003
[9]慈艳柯MCS51单片机芯片反解剖正设计研究[D]厦门学2002
[10]章明明开关磁阻电机起动发电系统数字台研发[D]京航空航天学 电力电子电力传动 2009
[11]王兆安黄俊电力电子技术第四版[M] 北京：机械工业出版社2000
[12]吴建华开关磁阻电机设计应[M]北京：机械工业出版社20006
[13]郑治电机试验第二版[M]北京：机械工业出版社1992：2340
[14]李强半桥逆变弧焊电源系统建模仿真技术研究[D]青岛学 2007
[15]王志升功率电磁炉电控系统设计实现[D]武汉理工学 2008
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电气工程动化
开关磁阻电机数字控制系统设计
前言
开关磁阻电机结构简单成低容错性高功率密度高够高速运行方便实现起动发电双功目前越越广泛应航空汽车起动／发电系统开关磁阻电机具发展潜力
二题
（）开关磁阻电机发展概述
开关磁阻电机词源美国学者SANasar 1969年撰文描述种电机两基特征：开关性磁阻性20世纪80年代越越学者开始关注开关磁阻电机进行量研究美国空军GE公司联合开发航空发动机SRD电机系统30KW270V转速52000rmin250KW270V转速23000rmin两种规格加前南斯拉夫SR电机运行理电磁场分析做量研究工作学者研究盘式SRM外转子式SRM直线式SRM位置传感器SRM等新型结构电机
1984年开始国许单位先开展SR 电机研究工作SRM列入中型电机七五科研规划项目鉴国外验技术基础国SR电机研究技术进展快年中国开关磁阻电机研发方面取进步例南京航空航天学开发 3KW6KW 75KW 三套原理样机电机采风冷形式功率方面研究少仅原理样机方面仿真
（二）开关磁阻电机优缺点
开关磁阻电机结构简单性优越性高覆盖功率范围10W~5MW种高低速驱动调速系统开关磁阻电机种需调速高效率场合均广泛（电动车驱动通工业家电器纺织机械电力传动系统等领域）
结构简单价格便宜电机转子没绕阻磁铁
（1）转矩方电流方关需单方相绕阻电流相功率开关功率电路简单降低系统成
（2）易实现种生制动力
（3）定子线圈嵌装容易热耗部分定子易冷效率高损耗允许较温升
（4）转子没电刷结构坚固适危险环境控制灵活
（5）调速范围宽控制灵活输出效率高
（6）电机绕组电流方单方控制电路简单具较高济性性转子转动惯量较高转矩惯量
缺点转矩脉动需根转子定子相位置投励必须控制器稳速运行接线数着相数增量增
（三）基容
功率变化器 SRD中占重非常合理设计功率变换器提高SRD性价格关键功率变换器电动机结构匹配效率高控制方便结构简单成低求出发理想功率变换器应该具备条件：
（1）少数量开关器件
（2）基数相偶数相SR电机适合
（3）电源电压加相绕阻
（4）开关器件额定电压接电动机额定电压
（5）相绕阻电流变化速度快
（6）通开关器件调制够效控制相电流
（7）绕阻磁链减少时够量回馈电源
具备条件电路相开关电路少数量开关器件功率变换电路
31相开关电路
相开关电路包括双绕阻功率变换器采分裂式直流电源功率变换器带储存电容功率变换器生式SR电动机功率变换器
双绕阻功率变换器求SR电动机相二次绕阻次绕阻完全耦合器开关器件装置额定电压少电机绕阻额定值两倍未足开关器件额定电压缺点铜线利率低逆变电路言济
采分裂式直流电源功率变换器种功率变换器中电容量电源电压定额显著增加保证三线电源两侧负载相等臂相工作电压相等采种功率变换器方案适偶数相SR电机种方案蓄电池供电系统十分合适
带储存电容功率变换器根量回馈电源方法种方案：1利谐振回收量2利阻尼回收量3利斩波器回收量优缺点
32具少数量开关器件功率变换器
称半桥电路基础发展起种新少开关器件功率变换电路保留桥式电路优点相开关少两开关工作状态必须根连接相绕阻电流决定必须提出相电流独立控制开关器件策略时SR电机相绕阻接功率变换器方式必须加限定
电流检测电路检测定子绕组电流反馈控制器中四相电机采取ACBD套电流传感器SRM功率变化器输出相电流单电阻采样直流电流互感器霍尔元件采样磁敏电阻采样
位置检测目确定转子定子相位置绝位置传感器检测定子相位置然信号反馈逻辑控制电路确定应相绕阻通电机四相绕阻位置判断出转子相位子达检测转子相位置目
数字控制电路完成象限控制软起动等控制功通单片机实现非常控制功灵活性智性缺点系统响应速度受单片机速度影响
（四）开关磁阻电动机数学模型
开关磁阻电动机控制参数数学模型十分复杂降低难度开关磁阻电动机采简化线性化准线性化分析方法便建立较准确开关磁阻电动机数学模型考虑电动机磁路饱涡流磁滞效应等非线性素列出精确数学模型计算复杂难仿真分析建立开关磁阻电动机数学模型时候理性实性加折中考虑简化分析做出假设
(1)电路电源直流电压Us恒定变
(2)开关器件理想开关导通压降零关断时流电流零
(3)忽略功率消耗
(4)电动机相参数称忽略相间互感
(5)电流脉动周期认转速恒定
（五）开关磁阻电机应
作种新型调速驱动系统开关磁阻电机愈愈认应目前已成功应电动车驱动系统家电器工业应伺服系统高速驱动航空航天等众领域中面介绍开关磁阻电机应实例
51电动车中应
电动车解决世界源危机环境污染等重难题理想交通工具21世纪高科技产品目前电动摩托车电动行车驱动电机永磁刷永磁刷两种然采开关磁阻电机驱动独特优势矩脉动噪声相永磁电机言功率密度效率偏低位置传感器增加结构复杂性降低性MRD缺点
52食品加工机械中应
食品加工机械中开关磁阻电机显现出独特优势：体积烧电机没齿轮减速电机外形设计灵活适应性够安全停机速度离散选者连续调易实现特殊求机械特性开关磁阻电机结构体积特性优势非常明显降低电机成提高产品性
53龙门刨床中应
龙门刨床机械行业种重加工机械传动系统作带动工作台实现返运行
实践证明开关磁阻电机特性特适合频繁起制动换相运行换相程起动电流额定电流05倍起制动转矩调工艺符合求轻型龙门刨床取较低速度传动形式限开关磁阻电机满足提升速度条件加机允许提升速度切削力绝合理实验证明机床速度提高40mmin机床系统刚性满足样刨床生产效率提高倍
（六）开关磁阻电机发展趋势展
1数学模型研究
数学模型控制理应基础研程中已提出种样开关磁阻电机数学模年维系统辨识波模型神网建模等种建模理发展迅速SRM数学模型研究必定会快速发展相信久结合种现代建模理SRM非线性数学模型提出
2非线性控制理智控制理应年然学者已非线性控制理智控制理应SRM制系统中控制理结合控制策略完善控制效果理想预见未段时间非线性控制理智控制理控制策略究步进行更加效途径应SRM系统中
3高性SRM驱动系统研究
SRM具体积重量轻转矩惯量等优点SRM线性特性转矩脉动难抑制SRM伺服驱动系统研究进展较缓慢着转矩脉动抑制研究进步发展SRM非线性质认识加深SRM伺服驱动系统中应研究必定会空前发展
三结
目前已提出线性准线性非线性等SRM数学模型基础结合种样消转矩脉动控制策略线性控制理非线性控理智控制理应SRM控制器设计已取丰硕成果SRM控制领域研究远未完善程度未段时间SRM制技术数学模型控制策略控制理应高性驱动系统开发等方面继续发展
四参考文献：
[1]唐洁邓智泉曹鑫王晓琳开关磁阻起动／发电机数字控制系统设计[J]南京航空航天学1993
[2]詹琼华开关磁阻电动机[M]武汉：华中理工学出版社1992
[3]王宏华开关型磁阻电动机调速控制技术北京：机械工业出版社1999727286575
[4]彭志谨电气传动调速系统[M]北京：北京理工学出版社1988
[5]陆道政等动控制原理设计海：海科学技术出版社1978
[6]曹家勇陈幼詹琼华周祖德等[J]开关磁阻电动机控制技术研究现状发展趋势 湖北武汉华中科技学出版社2005
[7]张全柱郝荣泰单片微机控制开关磁阻电机调速系统[D]北方交通学学报 2001
[8]李俊卿李明开关阻电机发展综述[D]华北电力学电力工程系河北保定071003
[9]慈艳柯MCS51单片机芯片反解剖正设计研究[D]厦门学2002
[10]章明明开关磁阻电机起动发电系统数字台研发[D]京航空航天学 电力电子电力传动 2009
[11]王兆安黄俊电力电子技术第四版[M] 北京：机械工业出版社2000
[12]吴建华开关磁阻电机设计应[M]北京：机械工业出版社20006
[13]郑治电机试验第二版[M]北京：机械工业出版社1992：2340
[14]李强半桥逆变弧焊电源系统建模仿真技术研究[D]青岛学 2007
[15]王志升功率电磁炉电控系统设计实现[D]武汉理工学 2008
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