工程应用综合设计报告(陈雯雯).doc

南通大学
工程应用综合设计报告
题目四相开关磁阻电机的线性仿真
学生姓名陈雯雯 
学院电气工程学院
专业电气工程及其自动化
班级电123
学号 1212021063
起讫日期 2015/12/21~2016/1/15
指导教师瞿遂春职称教授
发放日期 2015 年 12 月 21 日
摘要
随着当前石油资源短缺和环境污染的加剧,电动汽车的发展又受到人们的重视。目前,作为电动汽车驱动用电机有很多,开关磁阻电机因其结构简单、成本低、整个系统具有效率高、可控参数多、起动电流小、起动转矩大等特点,是极具发展潜力的电动车驱动电机之一。
开关磁阻电机调速系统是一种新型的变速拖动系统,其调速性能与其他调速系统相比更加优良,它由双凸极的磁阻电机、功率变换器、位置传感器、控制器组成。虽然其具有很好的调速性能,但也存在许多问题,比如开关磁阻电机理想的实用数学模型很难建立,电机转矩脉动、噪音大,位置传感器的使用增加了电机的结构复杂性而降低可靠性,这些问题都有待进一步研究和完善。
在对前人研究成果以及大量资料文献的了解下,介绍了当前电动车车用电机的情况和发展趋势,通过对比其他调速系统,分析说明了开关磁阻电动机调速系统的优缺点。全面总结了开关磁阻电动机的发展方向及应用前景,描述了开关磁阻电动机调速系统的四个组成部分和运行情况。从分析SR电机的性能入手,在Matlab/Simulink下建立了开关磁阻电机的线性仿真模型,并对模型进行了详细的仿真分析研究,分析存在问题和解决方向。
这为以后运用在电动车上作为驱动系统打下了坚实的理论基础。
目录
摘要 2
目录 3
第 1 章绪论 4
4
4
4
开关磁阻电机控制系统 4
5
第 2 章开关磁阻电机控制系统 5
5
5
6
7
功率变换拓扑电路 7
主控制器 10
10
电流检测 10
10
10
11
12
第 3 章开关磁阻电机系统建模 12
12
基本方程 12
13
模型仿真及分析 15
总结 16
参考文献 17
第 1 章绪论

汽车开发出来已经有一个多世纪,已经发展成为快捷、舒适的交通工具,在人类生活中占据着不可或缺的地位。然而,近年来汽车排气中的氮氧化物及浮游微粒物质等所引起的大气污染以及二氧化碳所引起的地球变暖等被看成是严峻的问题,此外,作为燃料使用的不可再生资源石油,总有一天要枯竭。这就意味着以廉价石油作为能源的汽车总有一天会动不了。
电动汽车是 20 世纪最伟大的 20 项工程技术成就中前两项即“电气化”和“汽车”的融合产物。开发电动汽车是世界汽车业的新趋势,电动汽车具有高效率、低排放的特性,能源的利用效率高、环境污染度低。其次电动汽车的转矩响应迅速、加速快,它也还可以实现再生制动和能量回收,提高电动汽车制动的安全性和可靠性。


目前,SR 电机得到了很大的发展,产品已经广泛地或开始应用于电动车驱动系统、家用电器(洗衣机、食品加工机械等)、通用工业(风机、泵、压缩机等)、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机(用于纺织机、航空发动机、电动工具、离心机传动等)。功率范围从 10W(转速为 10000r/min到 5MW(转速为 50r/min),转速上限达 100000r/min,几乎难以找到 SR 电机不适合的领域。)
开关磁阻电机控制系统
开关磁阻电机控制系统 SRD(Switched Reluctance Motor Drive System,简称SRD)主要由四部分组成:开关磁阻电机、功率变换器、控制器及位置检测器。如下图 所示:
图 开关磁阻电机控制系统组成
开关磁阻电机是 SRD 系统中实现能量转换的部件。功率变换器向 SR 电机提供运转所需的能量,由蓄电池和交流电整流后得到的直流电供电。控制器是系统的中枢。它综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的反馈信息,控制功率变换器中主开关器件的工作状态,实现对 SR 电机运行状态的控制。

优点:(1)SR 电机结构简单、成本低、适合于高速运行;
(2)电机各相