开关磁阻电机系统理论与控制技术PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　开关磁阻电机的发展概况 1

1.2　开关磁阻电机的结构特点 2

1.2.1 开关磁阻电机的优点 3

1.2.2　开关磁阻电机的缺点 4

1.3 开关磁阻电机的优化方法 4

1.4　开关磁阻电机系统抑制转矩脉动技术 5

1.4.1 基于抑制转矩脉动的传统控制策略 5

1.4.2　基于抑制转矩脉动的线性化控制 6

1.4.3　基于抑制转矩脉动的变结构控制 6

1.4.4　基于抑制转矩脉动的智能控制理论 7

1.4.5　基于抑制转矩脉动的转矩分配策略 9

1.4.6　基于抑制转矩脉动的迭代学习控制 10

1.4.7　基于抑制转矩脉动的微步控制策略 10

1.4.8　其他方法 10

1.5　开关磁阻电机未来研究方向 11

1.6　开关磁阻电机的工业应用 12

第2章 开关磁阻电机的工作原理及数学模型 14

2.1　开关磁阻电机基本原理 14

2.2　开关磁阻电机的一些基本结构 14

2.2.1 单相开关磁阻电机 14

2.2.2　两相开关磁阻电机 15

2.2.3 三相开关磁阻电机 15

2.2.4　四相开关磁阻电机 16

2.2.5 五相以上开关磁阻电机 16

2.3　开关磁阻电机改进结构 16

2.4　开关磁阻电机数学模型 21

2.4.1 电路方程 21

2.4.2　机械方程 22

2.4.3　机电联系方程 22

2.4.4　线性模型 23

2.4.5　准线性模型 31

2.4.6　非线性模型 33

2.5　混合励磁开关磁阻电机数学模型 34

2.5.1　混合励磁电机磁路特点 34

2.5.2　混合励磁开关磁阻电机转矩平衡方程 37

第3章　开关磁阻电机电磁设计 39

3.1 开关磁阻电机设计及优化方法 39

3.1.1 电机本体结构设计 39

3.1.2 电机参数优化设计 40

3.2　开关磁阻电机损耗分析 40

3.2.1　绕组铜损分析 40

3.2.2　机械损耗分析 41

3.2.3　杂散损耗分析 41

3.2.4　电机铁损分析 41

3.3　开关磁阻电机参数计算 45

3.3.1 电负荷与磁负荷 45

3.3.2　主要尺寸 45

3.4　开关磁阻电机本体设计示例 47

3.4.1　相数、极数和绕组端电压 48

3.4.2　主要尺寸的选择 48

3.4.3　其他结构尺寸及绕组匝数 48

3.4.4 电流及转矩计算 50

3.4.5 绕组设计 50

3.4.6　参数计算 51

第4章　开关磁阻电机性能优化 54

4.1 电机电磁场的理论基础 54

4.2　有限元法 55

4.2.1 有限元法的发展 55

4.2.2　Ansoft软件简介 55

4.2.3 Ansoft有限元法 56

4.2.4　电磁场有限元方法的特点及一般步骤 57

4.3　RMxprt软件设计及使用方法 58

4.3.1　启动软件 58

4.3.2　新建SRM模型 59

4.3.3　建模结果 68

4.3.4　仿真计算 69

4.3.5　模型导出 73

4.4　Maxwell 2D软件设计及使用方法 74

4.4.1　打开工程文件 74

4.4.2　模型设置 77

4.4.3　材料设置 78

4.4.4　边界及激励源设置 80

4.4.5　设置铁芯损耗参数 89

4.4.6　设置仿真参数 90

4.4.7　运动部分设置 95

4.4.8　仿真运算 96

4.5　有限元分析结果处理 101

4.5.1　RMxprt输出的性能曲线 101

4.5.2　Maxwell 2D的求解结果 102

4.5.3　有限元后处理 104

4.6　基于转矩波动抑制电机本体优化 105

4.6.1 影响转矩波动的因素 106

4.6.2　开通角、关断角对转矩波动的影响 106

4.6.3 定子磁极结构对转矩波动的影响 107

第5章　开关磁阻电机的控制策略 110

5.1 开关磁阻电机控制方式 110

5.1.1 角度位置控制（APC） 110

5.1.2 电流斩波控制（CCC） 111

5.1.3 电压斩波控制（CVC） 111

5.2　开关磁阻电机调速特性 112

5.3 开关磁阻电机能量回馈控制 112

5.3.1 开关磁阻电机发电运行机理 113

5.3.2　开关磁阻电机发电运行的励磁过程 113

5.3.3 开关磁阻电机的能量变换理论 114

5.3.4　开关磁阻电机发电状态工作特点 116

5.4　开关磁阻电机PID控制 118

5.4.1 标准数字PID算法 119

5.4.2　其他PID方法 120

5.5　迭代学习控制 121

5.5.1　基于模型控制系统和迭代学习控制系统概述 121

5.5.2 迭代学习控制过程和开环PID迭代学习控制 122

5.6　开关磁阻电机的转矩分配控制系统设计 123

5.6.1　速度调节器设计 123

5.6.2 转矩分配函数的设计 125

5.6.3 电流控制器设计 126

第6章　开关磁阻电机调速系统硬件设计 128

6.1 开关磁阻电机调速系统在电机控制中的地位 128

6.1.1 与步进电动机驱动系统的比较 128

6.1.2 与反应式同步电动机的比较 128

6.1.3　与直流电动机的比较 129

6.1.4　与无换向器直流电动机的比较 129

6.1.5 与异步电动机变频调速系统的比较 129

6.2　功率电子器件 130

6.2.1 功率MOSFET特点 130

6.2.2 功率IGBT工作特点 131

6.3　PWM控制技术 133

6.3.1　传统PWM技术 134

6.3.2　优化后的PWM技术 134

6.3.3 空间电压矢量PWM控制 135

6.3.4 跟踪型PWM控制技术 135

6.4　开关磁阻电机控制器功率拓扑结构 136

6.4.1　不对称半桥主回路 137

6.4.2　H桥主回路 137

6.4.3　不对称半桥改进型 137

6.4.4　（n＋1）型功率变换器 138

6.4.5　电容裂相型 138

6.4.6　电容转储型 138

6.5　整流及吸收回路设计 139

6.5.1 功率吸收电路设计 139

6.5.2　吸收电路参数计算 140

6.5.3 整流电路设计 141

6.5.4 电流采样与处理电路 142

6.5.5 转子位置信号采集与处理 142

6.5.6　系统保护电路设计 149

6.6　功率及驱动电路 151

6.6.1 SKHI24驱动模块在SRD系统中的应用 151

6.6.2　Si9976DY——桥式驱动器的原理及应用 152

6.6.3　EXB841工作原理 157

6.6.4　FCAS50SN60开关磁阻电机功率模块 159

第7章　基于DSP开关磁阻电机控制器设计 165

7.1　DSP的特点 165

7.2 电动机DSP控制系统基础 167

7.2.1　DSP电机控制特点 167

7.2.2　数字滤波DSP实现方法 168

7.3　有位置传感器DSP控制 171

7.3.1 开关磁阻电机控制机理 171

7.3.2　DSP控制开关磁阻电机硬件设计 173

7.3.3 软件设计 175

7.3.4 电流控制 177

7.3.5　位置控制 178

7.3.6　速度控制 179

7.3.7　换相控制 181

7.3.8　速度控制器 183

7.3.9　DSP编程示例 184

7.4　开关磁阻电机无传感器DSP控制 216

7.4.1　调速系统硬件描述 216

7.4.2　无传感器开关磁阻电机驱动系统的控制软件 216

7.4.3　无传感器换相和速度更新算法 218

7.4.4　速度环 221

7.4.5 电流控制回路 222

7.4.6　斜坡控制器 222

7.4.7　无传感器开关磁阻电机驱动系统的校准 223

第8章 开关磁阻电机调速系统仿真 228

8.1 引言 228

8.2 基于MATLAB/Simulink的系统建模与仿真分析 228

8.2.1 仿真软件MATLAB/Simulink简介 228

8.2.2　电机模型的建立 229

8.3　控制系统PI控制策略建模与仿真 230

8.3.1 SRM调速系统的无PI控制仿真 230

8.3.2　电机调速系统的PI控制仿真分析 231

8.4　基于模糊控制器的系统仿真分析 236

8.4.1　模糊控制器的设计 236

8.4.2　SRM调速系统的模糊控制仿真及结果分析 238

8.5　SRM调速系统模糊PI控制仿真 242

8.6　开关磁阻电机能量回馈建模与仿真 243

8.6.1 发电状态的基本电路方程 243

8.6.2　发电运行的相电流解析 243

8.7　开关磁阻电机控制系统模型分析 245

8.8　开关磁阻电机发电系统模型的建立 252

8.8.1 电流滞环控制模块 254

8.8.2　电流计算模块 254

8.8.3　转矩计算模块 254

参考文献 256