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开关磁阻电机系统理论与控制技术

一般编程问题

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  • 发布时间:2020-07-08
  • 实例类别:一般编程问题
  • 发 布 人:robot666
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实例介绍

【实例简介】
开关磁阻电机系统理论与控制技术,介绍了基本理论,电机设计,Matlab仿真
内容提要 本书共分为8章分别阐述了开关磁阻电机及其控制系统发展概况,推导了电机 线性、准线性和非线性数学模型,给出了开关磁阻电机计算设计程序,讲述了开关磁 阻电机有限元分析方法,研究了开关磁阻电机调速系统的控制策略,详细介绍了利用 软件建立开关磁阻电机仿真模型的步骤,井进行了稳态性能仿真和动态性能仿真,最 后针对DSP对开关磁阻电机有位置传感器和无位置传感器调速系统进行理论分析与 设计 开 本书适用于从事电力电子及电气传动专业高等学院教师和研究生,以及相关专业 好、运 的科研机构的研究人员 和直流 关磁阻 木空把 矿、航 功率范 本 磁阻电 图书在版编目(CIP)数据 上的拓 机线性 开关磁阻电机系统理论与控制技术/吴红星编著.一北京:中国 了开关 电力出版社,20107 略,以 (现代工业自动化技术应用丛书) 电 SBN978-7-5123-0336-2 行有限: 1.①开…Ⅱ.①吴…Ⅲ.①开关控制-磁阻电机-系统理 在Max 论②开关控制-磁阻电机控制Ⅳ.①TM352 线:对车 中国版本图书馆CIP数据核字(2010)第070773号 系统仿J 结构来》 电枝 该模型E 控制器 矩分配巨 中国电力出版社出版、发行 机的发E 北京三里河路6号1004htp/www.cspp.com.cn) 磁阻电积 北京丰源印剧厂印刷 电右 各地新华书店经售 建立开弓 2010年8月第一版2010年8月北京第一次印剧 统稳态忙 787毫米X1092毫米16开本17印张452千字 了优化。 印数000-3000册定价36.00元 电机调这 敬告读者 法,推毛 木书封面贴有防伪标签,加热后中心图案消失 各模型过 本书如有印装质量问题,我社发行部负责退换 电初 版权专有翻印必究 关磁阻 欠压保折 前厂言 开关磁阻电机调速系统具有结构简单、坚固、工作可靠、成本低、系統控制灵活、调速性能 好、运行效率高、温升低等诸多优点,它综合了交流变频调速系统的坚固耐用、适用于恶劣环境 和直流调速系统的可控性好等优良特性,被专家视为电气传动系统发展过程中的一个里程碑。开 关磁阻电机特别适用在恶劣环境和要求超高速的场合下运行,并可广泛地应用在纺织、造纸、煤 矿、航空、机槭等领域的造纸机、浆纱机、采煤机,风机、水泵、家用电器和机器人等负载上, 功率范围从几瓦到儿兆瓦,转速范围从几转到儿万转。 本书的宗旨是,着眼于实用技术,并兼顾到发展趋势。考虑到实际应用的需要,介绍了开关 磁阻电机的几种结构形式,针对新型开关磁阻电机进行论述,总结开关磁阻电机在绕组结构形式 上的拓扑结构,论述各种绕组拓扑结构的优缺点。在开关磁阻电机基本方程式的基础上,推导电 机线性数学模型和准线性数学模型,具体分析绕组电流、绕组磁链、绕组电感和电磁转矩,给出 了开关磁阻电机设计步骤,并分析了转矩脉动产生的原因,研究开关磁阻电机调速系统的控制策 略,以DSP为控制芯片,给出了开关磁阻电机调速系统设计方法和基本设计软件。 电机本体设计方面:给出计算程序,对128电机进行各类参数的计算:对开关磁阻电机进 行有限元分析:利用 Ansoft软件建立开关磁阻电机的有限元模,用 RMxprt得到二维几何模型, 在 Maxwell2D的瞬态求模块下进行有限元分析;分析得到的绕组电流、绕组磁链、电磁转矩曲 线:对转子极弧系数、轴径、开通角等参数进行优化分析:在分析有限元计算的矩角特性曲线和 系统仿真后的转矩输出波形的基础上,得出产生转矩脉动的根本原因,通过改进电机定子磁极的 结构来减小气隙磁场的突变,通过修改气隙等参数从而减小和抑制转矩脉动。 电机控制策略方面:根据数学模型研究基于永磁磁通控制开关磁阻电机非线性数学模型。在 该模型的基础上,研究基于永磁磁通控制开关磁阻电机调速系统的控制策略。设计绕组电流闭环 控制器、转速调节控制器,硏究基于永磁磁通控制开关磁阻电机转矩分配的控制策略,推导了转 矩分配函数,并设计转矩控制器。分析开关磁阻电机的发电运行机理和能流关系,对开关磁阻电 机的发电运行理论进行线性分析,推导基本电路方程和相电流解析式;通过线性模型,分析开关 磁阻电机的有效发电条件 电机仿真技术方面:用 MATLAB软件建立开关磁阻电机的准非线性动态仿真模型的基础上, 建立开关磁阻电机系统的系统模型,并对系统模型进行了稳态性能仿真和动态性能仿真。利用系 统稳态性能仿真,综合考虑最大平均转矩和效率这两个优化目标,对升关磁阻电机的开关角进行 了优化。针对传统PⅠ控制策略对开关醚阻电机调速系统进行仿真,得到采用传统P控制策略的 电机调速系统的电机相电流波形和系统转矩波形。深入研究基于模糊控制的控制理论和控制方 法,推导基于模糊控制的搾制算法,提出一种模糊PI相结合的控制方法,并建立仿真模型,对 各模型进行比较,以便得到最佳控制策略 电机控制系统方面:介绍开关磁阻电机调速特点,分析电机驱动功率电路拓扑结构,介绍开 关磁阻电机调速系统转子位置传感器分类及使用方法。设计了驱动电路,过流保护电路、过压和 欠压保护电路、电机专用控制电路等硬件。利用T公司的电机专用DsP设计开关磁阻电机有位 全书共8章,第1章介绍了开关磁阻电机调速系统的概况、发展趋势及主要应用领域。第2 章介绍了开关磁阻电机的线性数学模型、准线性数学模型及非线性数学模型。第3章分析了开关 磁阻电机的各类损耗,介绍了开关磁阻电机本体的设计方法。第4章利用 Ansoft软件建立开关 磁阻电机的有限元模,用 RMxprt得到二维几何模型,在 Maxwell2D的瞬态模块下进行有限元 分析。分析得到的绕组电流、绕组磁链、电磁转矩曲线。对转子极弧系数、轴径、开通角等参数 进行优化分析。第5章介绍了开关磁阻电机调速系统在各类调速系统的地位,设计开关磁阻调速 控制系统硬件。第6章针对开关磁阻电机调速特性研究开关磁阻电机控制策略和发电机理。第7 章用 MATLAB软件建立开关磁阻电机系統的系统模型,并对系统模型进行稳态性能仿真和动态 性能仿真。第8章针对DSP对开关磁阻电机有位置传感器和无位置传感器调速系统进行理论分 析与设计。 前言 本书由吴红星编著,各章编写工作有赵晢、嵇恒、刘莹、钱海荣、黄冬林、倪天、郭庆波、 第1章 叶宇骄等参与。全书由吴红星统稿,寇宝泉教授支持本书的编写并审阅了书稿。编写过程中,参 1.1 阅和利用了国内外大量文献、资料,在此对原作者一并致谢。 1.2 限于作者水平,加上时间仓促,缺点、错误在所难免,热忱欢迎广大读者批评指正。 1,2, 1,2,2 1,3于 14J 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 1.5开 1.6开 第2章 2.1开 22开 2.2,1 22.3 2,24 2,2.5 2.3开 24开 2,4.1 24.2 2.4.3 244 24.5 主要应用领域。第2 第3章分析了开关 soft软件建立开关 模块下进行有限元 径、开通角等参数 最》 设计开关磁阻调速 略和发电机理。第7 态性能仿真和动态 速系统进行理论分 前言 第1章绪论 、倪天、郭庆波、 11开关磁阻电机的发展概况… 编写过程中,参 12开关磁阻电机的结构特点 …,+…日2…2 121开关磁阻电机的优点……… 者批评指正。 1.2.2开关磁阻电机的缺点 和和国国面自和“““““国目目围把的和一 4 1.3开关磁阻电机的优化方法 14 1.4开关磁阻电机系统抑制转矩脉动技术… 1.4.1基于抑制转矩脉动的传统控制策略… 14.2基于抑制转矩脉动的线性化控制… 6 14.3基于抑制转矩脉动的变结构控制 6 1.44基于抑制转矩脉动的智能控制理论… 14.5基于抑制转矩脉动的转矩分配策略………… 146基于抑制转矩脉动的迭代学习控制…10 14.7基于抑制转矩脉动的微步控制策略…………10 1.4.8其他方法 0 15开关磁阻电机未来研究方向… 1.6开关磁阻电机的工业应用………………………2 第2章开关磁阻电机的工作原理及数学模型 14 2.1开关磁阻电机基本原理 22开关磁阻电机的一些基本结构 …14 22.1单相开关磁阻电机……………14 2.22两相开关磁阻电机……………15 2.2.3三相开关磁阻电机………………5 2.24四相开关磁阻电机……………………………………16 22.5五相以上开关磁阻电机 16 23开关磁阻电机改进结构… 16 24开关磁阻电机数学模型……………212 24.1电路方程… 2.42机械方程 22 24,3机电联系方程 *…, …22 2.44线性模型 ……123 2,4.5准线性模型 25混合励磁开关磁阻电机数学模型… 日型道日副上理福 2.5混合励磁电机磁路特点……………… 252混合励磁开关磁阻电机转矩平衡方程… …4 446i 4.4.7孟 第3章开关磁阻电机电磁设计……… ……………37 4486 3.1开关磁阻电机设计及优化方法… …………139 45有限 31.1电机本体结构设计 ………9 4.5.R …………39 3.1.2电机参数优化设计……… 4.52M 32开关磁阻电机损耗分析…… 45.3有 321绕组铜损分析…… ……420 46基于车 3.2.2机械损耗分析… …40 4.6.1影 3.2.3杂散损耗分析 …4 4.62开 …………41 324电机铁损分析……………………………………………………41 4.6.3定 33开关磁阻电机参数计算… +45 第5章开关 331电负荷与磁负荷… 51开关磁 332主要尺寸 45 34开关磁阻电机本体设计示例…… ……47 5.12电 34.1相数,极数和绕组端电压…………… 5.3电压 34.2主要尺寸的选择 计计48 52开关磁 343其他结构尺寸及绕组匝数” 5.3开关磁阝 48 344电流及转矩计算……………………………………50 53.1开关 34.5绕组设计……………………………………………150 53.2开关 34.6参数计算 533开关 51 534开关 第4章开关磁阻电机性能优化… 54开关磁阵 41电机电磁场的理论基础………… ……54 54.l标准 42有限元法 54 542其他 421有限元法的发展 55 …55 5.5迭代学买 42.2 Ansoft软件简介……………………………5 55.1基于 423 Ansoft有限元法… 55,2迭代 424电磁场有限元方法的特点及一般步骤 6 5.6开关磁 43 RMxprt软件设计及使用方法 ………157 56.1速度 43.1启动软件…………… 58 58 562转矩 432新建SRM模型 563电流 4.3.3建模结果… …68 第6章开关磁 434仿真计算 61开关磁阳 43.5模型导出 …111173 6.1.1与步 44 Maxwell2D软件设计及使用方法……… …“环“74 6.12与反 44.1打开工程文件………m… “+t 74 613与直 442模型设置 ……17 614与无 44.3材料设置 ………78 6.1.5与异 444边界及激励源设置 80 6.2功率电子 44.6设置仿真参数 +, 90 ……34 ……*34 447运动部分设置……………………………………………95 44.8仿真运算 96 +:37 …01 4.5有限元分析结果处理… ……39 451 RMxprt输出的性能曲线 ………101 39 452 Maxwell2D的求解结果… 39 4.3有限元后处理……… 104 40 46基于转矩波动抑制电机本体优化… 1-1105 40 46.1影响转矩波动的因素 …40 4.62开通角、关断角对转矩波动的影响…………………106 …41 463定子磁极结构对转矩波动的影响…………… xx+107 41 4 第5章开关磁阻电机的控制策略… 5.开关磁阻电机控制方式…… ,中日副日是 …:10 45 …:45 51l角度位置控制(APC) 11110 45 512电流斩波控制(CCC)……………………………1l 47 5.1.3电压斩波控制(CVC)…… ………48 52开关磁阻电机调速特性 53开关磁阻电机能量回馈控制 …::1:11112 48 …48 53.1开关磁阻电机发电运行机理… 50 532开关磁阻电机发电运行的励磁过程 :50 533开关磁阻电机的能量变换理论……………………………14 51 534开关磁阻电机发电状态工作特点…… ………”…116 54开关磁阻电机PD控制 ::18 *54 541标准数字PID算法……………… 19 :54 542其他PD方法 1120 ……55 55迭代学习控制 …121 :5 551基于模型控制系统和迭代学习控制系统概述… ………:121 55 5.52迭代学习控制过程和开环PD迭代学习控制……122 “56 5.6开关磁阻电机的转矩分配控制系统设计… 123 ……*57 56.!速度调节器设计………… …123 58 5.6.2转矩分配函数的设计 ………425 +58 563电流控制器设计 ……………126 59 68 第6章开关磁阻电机调速系统硬件设计……………128 69 6,1开关磁阻电机调速系统在电机控制中的地位 1128 …73 6.L.1与步进电动机驱动系统的比较 +++:128 …74 6.1.2与反应式同步电动机的比较…………28 74 6.1.3与直流电动机的比较 “…自 129 a77 6.14与无换向器直流电动机的比较 :129 78 61.5与异步电动机变频调速系统的比较… ……129 80 62功率电子器件…………………130 622功率GBT工作特点 ……131 74 63PWM控制技术… 1113 7.4. 6.3.1传统PWM技术 …计计……134 7.4 63.2优化后的PWM技术 “国计134 7.4 633空间电压矢量PWM控制… 计………135 74. 6.34跟踪型PWM控制技术 135 74 64开关磁阻电机控制器功率拓扑结构………-136 74 641不对称半桥主回路… 137 第8章 642H桥主回路… 积+…137 643不对称半桥改进型”… 137 8.2 644(n+1)型功率变换器 138 82 64.5电容裂相型…“ ……138 8,2 64.6电容转储型… +1…:138 83 65整流及吸收回路设计………139 8.3 6.5.1功率吸收电路设计…………………139 83 6.52吸收电路参数计算 …::+140 84 6.53整流电路设计…… 84 6.54电流采样与处理电路… 道上中中和国和 8,4 6.5.5转子位置信号采集与处理……………………142 8.5 656系统保护电路设计 :149 8.6 6.6功率及驱动电路 1151 8.6 6.61SKH24驱动模块在SRD系统中的应用…………51 8. 6.62S19976DY—桥式驱动器的原理及应用 1152 8.7 6.63EXB841工作原理… 57 8.8 664FCAS50SN60开关磁阻电机功率模块 …………159 8. 第7章基于DSP开关磁阻电机控制器设计……165 8. 7.DSP的特点 165 7.2电动机DSP控制系统基础……………………167 参考文 721DSP电机控制特点… 167 7.22数字滤波DSP实现方法…………168 73有位置传感器DSP控制 ++1171 73.1开关磁阻电机控制机理… …“已 ,171 732DSP控制开关磁阻电机硬件设计…………………………17 733软件设计 x+2:::175 734电流控制…… …………………177 73.5位置控制 178 736速度控制…… 国+…“……“…“…面,,正重自 7.3.7换相控制………………181 738速度控制器…………… x183 7.3.9DSP编程示例………………………84 74开关磁阻电机无传感器DSP控制……………… …:216 74.1调速系统硬件描述………………216 …133 742无传感器开关磁阻电机驱动系统的控制软件…………216 …:134 743无传感器换相和速度更新算法………………………………218 134 744速度环 :21 135 745电流控制回路 ……2 135 74.6斜坡控制器…… 136 747无传感器开关磁阻电机驱动系统的校准………………23 13 第8章开关磁阻电机调速系统仿真…… 228 137 81引言 +*137 82基于 MATLAB/Simulink的系统建模与仿真分析……128 138 821仿真软件 MATLAB/Simulink简介… x:128 138 82,2电机模型的建立……………………23 …138 83控制系统P控制策略建模与仿真… …230 139 83.1SRM调速系统的无P控制仿真………30 …139 83.2电机调速系统的PI控制仿真分析……………31 …,……,:140 84基于模糊控制器的系统仿真分析…… ………236 …:14 8.4.1模糊控制器的设计 1236 142 842SRM调速系统的模糊控制仿真及结果分析………………… 238 142 85sRM调速系统模糊P控制仿真……………………242 ………149 8.6开关磁阻电机能量回馈建模与仿真…………243 51 …………151 861发电状态的基本电路方程… 86.2发电运行的相电流解析 …243 152 87开关磁阻电机控制系统模型分析……245 57 88开关磁阻电机发电系统模型的建立… .…:252 159 8.81电流滞环控制模块………………………254 ,+165 8.82电流计算模块 ………254 165 8.8.3转矩计算模块 …254 167 参考文献…… ::::::1256 …………167 168 171 171 173 175 77 178 179 181 中“183 184 216 【实例截图】
【核心代码】

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