摘要：开关磁阻电机调速系统主要是由先进的开关磁阻调速电机、功率电压变换器、电流检测与位置检测器和电动机控制器组成,是一种新型的电机自动调速控制系统。开关磁阻调速电动机有着其特有的运行特性和技术特点，这种技术在各种领域都可以得到应用与普及,同时也能带来较高的社会经济效益。

本文首先对开关磁阻调速电动机的四个组成部分进行简单的介绍,接着对开关磁阻调速电动机的主要技术特点进行研究，强调开关磁阻调速电动机在往后的电动机研究中的重要地位。考虑到目前为止研究人员对小功率的开关磁阻调速电动机的不太重视，本文以小功率的开关磁阻调速电动机为中心开始了分析和研究。以小功率的开关磁阻调速电动机建立数学模型，对此进行研究计算,得出了开关磁阻调速电动机的几个基本可控参数之后，根据电机的控制参数选择开关磁阻调速电动机的控制策略，在经过分析和比较后，系统采用了PWM电压调节和调速控制方法。开关磁阻调速电动机的样机的参数设计为三相6/4结构、10w、调速频率范围为500~5000r/min,为适应开关磁阻调速电动机的高速运行，该系统以10W三相6/4结构SRM为控制对象，采用单绕组双开关主电路结构。接着在此基础上,详细分析了本文中开关磁阻调速电动机的单管斩波和双管斩波两种斩波的方式，分别进行了样机和控制器的硬件结构设计。最后对于采用了本文中各种控制器参数的样机和控制器进行了一些简单的设计和测试,测试的结果基本满足预期效果。因为本文在整个调速过程中只改变了一个控制参数,因此让控制电路得到了简化,提高了其性价比。

关键词：开关磁阻电机、PWM调压、功率变换器、电流斩波器

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 开关磁阻调速电动机的技术研究和未来发展方向-3

1.3 主要工作-5

第二章 开关磁阻调速电动机基本原理-6

2.1 开关磁阻调速电动机的构成-6

2.1.1 开关磁阻电机-6

2.1.2 功率变换器-7

2.1.3 控制器-7

2.1.4 电流设定检测与自动电压设定位置自动检测器-8

2.2 开关磁阻调速电动机的主要技术特点-8

2.2.1该电机结构简单，成本低，适合在高速、恶劣环境下运行-8

2.2.2 电源电路简单可靠，系统可靠性高-8

2.2.3 高中低电压直流起动转矩,低电压起动转矩电流-9

2.2.4 可控参数多，调速性能好-9

2.2.5 适用于频繁启停和正反转操作-9

2.2.6 效率高，损耗小-10

2.3 本章小结-10

第三章 开关磁阻调速电动机的线性分析以及控制策略-11

3.1 开关磁阻电机的方程-11

3.1.1 磁链方程-11

3.2.2 电压方程-12

3.3.3 机电方程-12

3.2基于自动线性控制模式的驱动开关磁阻驱动电机的基本性能问题分析-13

3.2.1 电感与转子位置角的关系分析-13

3.2.2 电磁转矩分析-14

3.2.3 绕组电流分析-16

3.2.4 转速控制-19

3.3 开关磁阻调速电动机的控制策略-20

3.3.1开关磁阻驱动电机主要的几种开关磁阻控制的方法-20

3.3.1.1电流斩波控制-20

3.3.1.2 PWM 调压控制-21

3.3.1.3 角度位置控制-22

3.3.2 本系统控制方式的确定-23

3.4 本章小结-23

第四章 开关磁阻调速电动机的控制器设计-25

4.1 开关磁阻电机参数设计-25

4.2开关磁阻电压调速器变电机pwm调整电压调速器的工作电路原理-28

4.2.1 PWM 调压调速的特点-29

4.3开关磁阻调速电动机功率开关磁阻变换器的电动机设计与其实现-32

4.3.1 主电路的设计与分析-32

4.3.1.1 电流斩波方式研究-33

4.3.2功率电源变换器开关元件的选择-34

4.4辅助电源、驱动控制电路的智能化设计与其实现-37

4.4.1 辅助电源的设计与实现-37

4.4.2 驱动电路的设计与实现-37

4.4.2.1 驱动电路要求-38

4.4.2.2 驱动电路的选择-40

4.5 控制及保护电路的设计与实现-41

4.5.1 位置的检测及整形电路-41

4.5.2相电流的检测及斩波和保护的电路-42

4.5.3 转速测试与显示电路-44

4.5.4 速度闭环控制与 PWM 调压调速电路-45

4.5.4.1 电路控制原理-45

4.6 本章小结-46

第五章 开关磁阻调速电机测试-47

5.1 试验内容-47

5.2 实验装置及试验设备-47

5.3 试验记录与总结-47

5.3.1 空载调速性能试验-47

5.3.2 负载性能测试-48

5.4 本章小结-49

第六章 总结和展望-50

参考文献-52

致  谢-54