基于80c196kc 开关磁阻发电机控制系统的设计

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1、基于80C196KC开关磁阻发电机控制系统的设计李华柏黄杰（湖南铁道职业技术学院，湖南株洲412008）摘要：分析了开关磁阻发电机的发电机理，设计了一套基于80C196KC的数模混合控制系统，系统采用角度位置控制方式，实行电流内环﹑电压外环双闭环控制。仿真研究表明，该控制系统能实现在宽广速度范围内实现高效发电的目标，当负载发生突变时发电机具有良好的动态特性，缺相故障运行时，具有较好的容错运行能力。关键词：开关磁阻发电机，角度位置控制，双闭环控制，数模混合控制系统DesignofControlSystemsforSwitched

2、ReluctanceGeneratorBasedon80C196KCLiHuabo（HunanRailwayProfessionalTechnologyCollege,HunanZhuzhou,412008）Abstrct:Generationmechanizationofswitchedreluctancegeneratorisanalyzed,andanintegrateddigitalandanalogcontrolsystembasedon80C196KCmicrochipisdesigned.Thesystemisc

3、ontrolledbymeansofanglepositioncontrolmethodandcurrentinner-loopandvoltageexternal-loopdoubleclosed-loopregulation.Theresearchresultsfromsimulationshowthatthecontrolsystemscanmadeswitchedreluctancegeneratorachievethegoalofoutputtinghighqualityvoltageoverawidespeedra

4、nge.Thegenerationsystemshaveexcellentdynamiccharacteristicswhiletheloadchangessuddenly,andhavegoodfault-tolerantoperationcapabilitywhileswitchedreluctancegeneratorisinphase-lackingoperationstate.Keywords:Switchedreluctancegenerator,Anglepositioncontrol,Doubleclosed-

5、loopcontrol,Integrateddigitalandanalogcontrolsystem0引言开关磁阻电机是典型的机电一体化系统，它继承了磁阻电机结构简单﹑坚固耐用的优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性，因此，它在驱动调速领域已得到了广泛的应用[2]。发电运行与电动运行作为开关磁阻电机的两种不同的运行状态有着对称性，研究表明，开关磁阻电机发电运行时也具有许多独特的特性与优点，目前在发电领域已受到了越来越多的重视。本文在分析三相6/4结构开关磁阻发电机(SwitchedRelucta

6、nceGenerator，以下简称SRG)工作原理的基础上，设计了一套基于MCS80C196KC单片机的数模混合控制系统。1SRG结构及工作原理SRG主要由磁阻电机、功率变换器、控制器及检测电路四个主要部分构成，如图1所示。双凸极磁阻电机是整个SRG系统机电能量转换的部件，它的定子与转子都是凸极结构；功率变换器(图中仅画出功率变换器的一相)是连接电源和电动机绕组的开关部件，通过它可以将电源能量馈入电机，对绕组进行励磁，也可将电机内的磁场储能反馈回电源，实现发电运行。控制器是整个系统的核心部分，通过控制功率变换器中主开关器件的工

7、作状态，实现对发电机运行状态的控制。图1开关磁阻发电机的结构Fig.1Structureofswitchedreluctancegenerator开关磁阻发电机的电磁转矩为：(1)当磁路为线性时，SRG的电感仅为角位移的函数，与电流无关。所以:(2)将式（2）代入式（1）得：（3）式中：i为相电流，L是相电感，θ是转子位置角。根据式(3)，电磁转矩的方向是由相电流所对应的相电感的变化率决定的。若相电流处于区间时则产生正转矩，电机工作在电动状态；若相电流处于的区间时则产生负转矩，电机工作在制动或发电状态[1]。只要根据转子位置来

8、控制主开关通断角度，使相电流主要集中在的区间，就可以使SR电机在运行时将机械能转换为电能向外输出。图２是发电运行时相电流波形与相电感的对应关系，如图所示，在θ=θ1时刻主开关S1，S2开始导通，在θ=θ2时刻主开关关断，θ1～θ2阶段为励磁阶段，SRG吸收电能；θ＞θ2阶段为