开关磁阻电机控制器电流采样及保护设计

发布时间：2017-10-16 01:07

  本文关键词：开关磁阻电机控制器电流采样及保护设计

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【摘要】：开关磁阻电机具有结构简单,调速范围广,动态响应好,效率高,成本低等优点,广泛应用于电动车领域。相电流检测是开关磁阻电机调速控制系统的关键,对提升开关磁阻电机的调速性能及其安全保护至关重要。分析影响电流采样的相关机理,提高相电流采样的实时性和准确性,对促进开关磁阻电机推广使用具有重要应用价值。论文首先分析了开关磁阻电机系统工作原理、电流采样与保护的原理。由不对称半桥变换器和采样元件说明了采样信号的干扰源以及干扰的传播途径,分析了过流和限流的保护原理。然后,着重研究了不对称半桥变换器中MOS管主回路的振荡对采样电流信号的影响。对不对称半桥变换器进行建模,指出采样电流的干扰主要来自走线寄生电感,并用Saber仿真进行验证。采用Q3D软件提取原控制器采样环节走线的寄生参数,对原控制器进行电流采样的干扰仿真,验证了所建模型的正确性。接着,完成了开关磁阻电机控制器电流采样及保护的软硬件设计,其中硬件上实现了对采样电路、滤波放大电路和PCB版图的布局设计等；软件上开发了电流采样控制子程序、数字滤波子程序、过流保护子程序和限流保护子程序等。论文所设计的开关磁阻电机控制器在测试平台上进行了实验测试。测试表明功率MOS管在开通和关断后采样电流受扰的最大幅值分别为97mV和91mV,电流采样误差分别为2.25%和4.95%；在相电流不同区间段,电流采样误差最大值不超过4.03%；在相电流瞬时值达到550A时可实现过流保护功能,均达到设计指标。
【关键词】：开关磁阻电机控制器 电流采样 干扰 数字滤波 电流保护
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 背景及意义8
• 1.2 开关磁阻电机电流采样及保护的发展现状8-11
• 1.3 论文主要工作11
• 1.3.1 研究内容11
• 1.3.2 设计指标11
• 1.4 论文组织11-14
• 第二章 开关磁阻电机系统工作原理、电流采样与保护技术14-28
• 2.1 开关磁阻电机工作原理14-17
• 2.1.1 基本结构14-15
• 2.1.2 控制策略15-17
• 2.2 基于不对称半桥变换器的电流采样技术17-21
• 2.2.1 电流采样元件的电路连接方式18
• 2.2.2 电流采样元件18-21
• 2.3 电机控制器中电流采样信号的干扰原理21-24
• 2.3.1 干扰电流采样信号的来源与分类21-23
• 2.3.2 干扰的传播途径23-24
• 2.4 电流保护的基本原理24-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 开关磁阻电机控制器中电流信号干扰的机理分析28-46
• 3.1 原控制器设计中电流信号的干扰现状28-29
• 3.2 不对称半桥变换器电流信号干扰的建模29-35
• 3.2.1 功率MOS管的开关振荡29-30
• 3.2.2 不对称半桥变换器中采样电流的数学模型30-35
• 3.3 不对称半桥变换器的仿真与分析35-43
• 3.3.1 Saber仿真软件的特点及系统构成35-36
• 3.3.2 电流采样信号干扰的仿真与分析36-43
• 3.4 原控制器的干扰仿真43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 开关磁阻电机控制器电流采样及保护的软硬件设计46-74
• 4.1 硬件设计46-58
• 4.1.1 中央处理单元47-48
• 4.1.2 功率变换器单元48-50
• 4.1.3 电流采样及信号处理单元50-51
• 4.1.4 位置信号检测单元51-52
• 4.1.5 人机交互单元52-55
• 4.1.6 PCB版图布局55-58
• 4.2 软件设计58-73
• 4.2.1 软件系统总体框架58-59
• 4.2.2 主程序和中断程序59-64
• 4.2.3 电流采样控制子程序和数字滤波子程序64-71
• 4.2.4 过流保护和限流保护子程序71-73
• 4.3 本章小结73-74
• 第五章 开关磁阻电机控制器电流采样及保护的测试74-80
• 5.1 测试平台的搭建74-75
• 5.2 测试方案及结果分析75-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 总结80
• 6.2 展望80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-87

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本文编号：1039744