开关磁阻起动／发电机数字控制系统设计

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1、第(磊214期7期)(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)防爆电机开关磁阻起动／发电机数字控制系统设计唐小洁，邓智泉，曹鑫，王晓琳南京航空航天大学，江苏南京(210016)摘要介绍了开关磁阻起动／发电机系统的构成及其工作原理。在此基础上，设计了以数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑器件(CPLD)为核心的数字控制器，包括硬件和软件。该系统利用DSP的强大运算能力实现对系统的实时控制，采用CPLD芯片实现信号的逻辑处理，输出驱动信号控制开关管的通断，仿真波形验证了CPLD逻辑设计的正确性。通过DSP和CPLD的相互配合，从而达

2、到准确控制开关磁阻起动／发电机良好运行的目的。关键词开关磁阻起动／发电机；数字控制器；DSP；CPLD中图分类号TM301．2TM352文献标识码A文章编号1008-7281(2009)02-0011-04Designonthem#talControlSystemofSwitchedReluctanceStarter／GeneratorXiaojie，DengZhiquan，Cao，l，andWangXiaolinAbstractThestructureandworkingprincipleofswitchedreluctancestarter／ge

3、nera—torsystemisintroduced．AdigitalcontrollerbasedonDSPandCPLD。whichincludeshardwareandsoftware。isdesigned．nlerea1．timecontrollingofsystemisrealizedbythepowerfulcalculationabilityofDSP，thelo~caltreatmentofsignaliscarriedoutbyclipofCPLD，andtheswitchpipeiscontrolledbythedrivingsi

4、a1．rI1lesimulationwaveformverifiedthatthelo~caldesignofCPLDiscorrect．BycombinationofDSPandCPLD。theswitchedreluctancestarter／generatorCanbecorrectlycontrolledtooperatewel1．KeywordsSwitchedreluctancestarter／generator；digitalcontroller；DSP；CPLD．组成，其构成如图1所示。起动／发电双功能控制O引言器根据转子位置检测器给

5、出的位置信号来控制主开关磁阻电机(简称SR电机)具有结构简开关管的通断，通过改变相电流的生成位置，以产单、成本低、容错性高、功率密度高以及高速运行生不同方向的电磁转矩，因此可以方便地实现起能力等优点，并且它能方便地实现起动和发电双动和发电双功能运行。功能，因此，目前越来越广泛的应用于航空和汽车根据电磁场基本理论，并经过线性化处理，电上的起动／发电系统。与其他适用于起动／发电的机转子的电磁转矩可表示为电机如直流电机、永磁电机、同步电机、感应电机=等相比，开关磁阻起动／发电机在可靠性、维护性、÷嚣容错性、耐温性等性能方面具备综合优势4。，因其中，一绕组电

6、流；相电感；子位置角。此具有很大的发展潜力。图2是开关磁阻电机线性模式下的相电感曲本文首先介绍了开关磁阻起动／发电机的系^r线，可以看出，随着转子位置角的变化，有正有统构成及运行原理，然后以三相6／4极、7．5kW开口口关磁阻起动_／发电机为控制对象，设计了以DSP负。结合式(1)可知，当相电流i处于电感的上升和CPLD为核心的数字控制系统，详细分析了其r区域时，>0此时产生正转矩，电机工作在电动功能和软、硬件实现方法。。口1r1开关磁阻起动／发电系统构成及状态；当相电流i处于电感的下降区域时，<00[7工作原理此时产生负转矩，电机工作在制动或发电状

7、态[1]。开关磁阻起动／发电机系统由电机本体、双向由此可见，通过控制器改变驱动信号来控制每一功率变换器、转子位置检测器和控制器四个部分相的开通和关断，使相电流大小可调并处于合适11防爆电机(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)第4J24o卷o9(期)的生成区域，就可以产生大小和方向不同的电磁模式的切换，此外，还要对发电电压进行检测和控转矩；通过电流的单极性控制，实现能量的双向流制。这要求控制器有良好的动态响应性能，本系动，就可以实现电机的起动／发电双功能。因此，统采用专用DSP芯片TMS320F2812结合型号为不仅需要实时

8、调节开通角、关断角及电流的斩波EPM1270的CPLD逻辑芯片做为系统控制器的核限，还需要实时监控转速以完成