基于sopc技术的开关磁阻电机驱动系统设计

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1、国内图书分类号：TM301工学硕士学位论文基于SOPC技术的开关磁阻电机驱动系统设计博士研究生：张俊鹏导师：温嘉斌申请学位级别：工学硕士学科、专业：电机与电器所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM301DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignofSwitchedReluctanceMotorDriveronTheBasisofSOPCCandidate：ZhangJunpengSupervisor：WenJi

2、abinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：Mar,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology基于SOPC技术的开关磁阻电机驱动系统设计摘要开关磁阻电机驱动系统自上世纪诞生以来一直发展较快，由于电机采用双凸极机构在带来结构和性能优势的同时也带来了转矩脉动和噪声的难题，整套系统主要依靠驱动部分进行优化。基于近年来计算机技术和电

3、力电子技术取得的巨大进步，本文重点研究基于SOPC技术的控制器设计以及驱动系统优化。开关磁阻电机驱动系统组成部分主要包括开关磁阻电机、功率变换器、控制器、检测电路、保护电路。结合系统各组成部分，本文以6/4极电机为例对驱动系统运行原理、转矩脉动成因进行了分析，并对启动后转速上升过程中电机运行状态和驱动方式进行了分析。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下，使用转速电流双闭环控制策略建立了驱动系统的仿真模型，其中电机模型中本文采用ANSOFTMAXWELL仿真软件对电机内电磁场进行计算，以获得不同位置、电流下电机的电感、转矩特性，并将结果录

4、入Look-up插值表以代替传统模型中误差较大的线性模型或准线性模型，驱动过程采用了电流斩波和角度位置相复合的方式，并对仿真结果中暂态电流斩波和稳态电流波形进行了说明。系统实现环节，本文采用FPGA芯片设计了驱动系统的可编程片上系统。NiosII软核负责适于程序控制的软件部分，而将以往Dsp控制器中通过程序串行实现的转速计算、IGBT驱动信号生成等内容转变为在FPGA中通过逻辑电路实现并行处理数据的转速计算模块和IGBT驱动模块，并封装成IP核与NiosII软核使用AVALON总线传递信息，增强了系统处理速度。除此之外还将控制板中位置检测逻辑

5、电路和故障综合电路集成到控制内部，使用控制器内部逻辑实现，提高了系统抗干扰能力。在实验中，系统启动低速时斩波后的电流波形和在稳定运行时角度位置控制下的电流波形均与仿真过程中电流波形基本相符，证明了系统设计的正确性，本文还对使用SOPC对驱动系统的优化进行了分析，着重介绍了对系统处理速度的提高和对系统集成性的改进。关键词开关磁阻电机；可编程片上系统；电流斩波控制；角度位置控制-I-DesignofSwitchedReluctanceMotorDriverOnTheBasisofSOPCAbstractSwitchedreluctancemoto

6、rdrivehasdevelopedatafastspeedsincethelastcenturyitwasborn.Owingtoitsdoublesalientpolesstructure,themotorgetadvantageofstructureandperformanceandalsogetdilemmaofvibrationnoiseandtorqueripple.Sooptimizationofsystemreliesheavilyondrive.Onthebasisoftremendousprogressofcomputer

7、technologyandpowerelectronics,thisthesisputstheemphasisonthestudyofcontrollerdesignonthebasisofSOPCandoptimizationofSRD.MajorcomponentsSRDcompriseSRM,powerconverter,controller,detectioncircuitsaswellasprotectioncircuits.Taking6/4SRMastheparadigm,thisthesisintroducesitsprinc

8、iplesandcausesoftorqueripple,inadditiontoincluderunningstateaswellasdrivingmethodi