开关磁阻电机发电系统的研究

发布时间：2017-10-02 03:03

  本文关键词：开关磁阻电机发电系统的研究

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【摘要】：开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术等相结合的产物,既具有结构简单坚固、成本低、控制灵活,能量密度大等优点,又在高速发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的性能。因此,开关磁阻电机在调速领域得到了广泛的应用,同时也在发电领域内引起了不少专家、学者的兴趣,受到越来越多的重视。本文结合大量的参考文献,从各方面总结和分析了当前开关磁阻电机发电控制系统的发展现状和对未来的展望,总结出开关磁阻发电机的优势,进一步明确了研究开关磁阻电机发电系统的意义。并对开关磁阻发电机(SRG)的运行和控制机理进行了详细的阐述,分析得到了开关磁阻电机作为发电机所具有的独特性,并且对SRG电机在他励模式下的发电运行过程进行了详细分析介绍。本文采用Matlab仿真工具对开关磁阻电机发电系统建立了仿真模型,分析了不同参数对输出电压的影响,并且对励磁电压和转速进行了优化,使得高低励磁和转速下,输出电压都能达到给定值,获得较好的控制。通过介绍SRG的简易功率变换器并且与传统的不对称半桥功率变换器进行对比,从而可以看出简易功率变换器虽然结构简单,但是超调较大,在实际工作中,使用不对称半桥功率变换器可使系统的性能达到最佳。最后,本文基于DSP控制技术,讨论了SRG实验系统,在硬件电路上以TMS320F2812为主控制器,设计了相关硬件部分和软件流程图,并进行了部分调试工作。通过实验,实现了SRG发电系统的发电。
【关键词】：开关磁阻发电机 角度位置控制 他励模式 DSP控制
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 开关磁阻电机的发展背景7-8
• 1.2 国内外发展现状8-10
• 1.3 开关磁阻发电机的发展趋势10-11
• 1.4 本课题主要研究内容11-12
• 2 开关磁阻发电机基础理论分析12-24
• 2.1 SRG的基本原理12-13
• 2.1.1 SRG的系统结构12-13
• 2.1.2 SRG的工作原理13
• 2.2 SRG的基本数学方程13-15
• 2.2.1 电路方程14
• 2.2.2 动力学方程14
• 2.2.3 机电联系方程14-15
• 2.3 SRG的数学模型15-19
• 2.3.1 电感模型15-17
• 2.3.2 电流模型17-19
• 2.4 简易功率变换器19-22
• 2.4.1 主电路结构19-20
• 2.4.2 数学模型20-21
• 2.4.3 能量转换及发电效率21-22
• 2.5 本章小结22-24
• 3 开关磁阻发电机的控制方法与系统建模24-35
• 3.1 仿真软件介绍24
• 3.2 SRG的励磁方式24-25
• 3.3 SRG的控制策略25-28
• 3.3.1 角度位置控制26-27
• 3.3.2 电流斩波控制27-28
• 3.3.3 PWM控制28
• 3.4 SRG仿真模型的建立28-34
• 3.4.1 功率变换器分析30-32
• 3.4.2 角度位置控制器分析32
• 3.4.3 三相开关磁阻发电机分析32-34
• 3.4.4 speed control模块分析34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 开关磁阻发电机控制系统仿真结果与分析35-50
• 4.1 不同参数下的仿真结果35-42
• 4.1.1 开通角对输出电压的影响35-37
• 4.1.2 关断角对输出电压的影响37-38
• 4.1.3 励磁对输出电压的影响38-40
• 4.1.4 转速对输出电压的影响40-42
• 4.2 对励磁、转速的优化42-44
• 4.2.1 励磁优化结果分析42-43
• 4.2.2 转速优化结果分析43-44
• 4.3 输出电压与负载的关系44-45
• 4.4 对电压跟随性的研究45-47
• 4.5 简易功率变换器与不对称半桥功率变换器的仿真结果对比47-49
• 4.6 本章小结49-50
• 5 开关磁阻发电系统整体设计与实现50-61
• 5.1 硬件设计50-55
• 5.1.1 控制器的设计50-51
• 5.1.2 功率变换器的设计51-53
• 5.1.3 位置传感器的设计53
• 5.1.4 电流传感器的设计53-54
• 5.1.5 电压传感器的设计54-55
• 5.2 软件设计55-57
• 5.2.1 DSP内部资源配置55
• 5.2.2 主程序设计55-56
• 5.2.3 中断服务程序56-57
• 5.3 实验结果分析57-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 附录66-67

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