本科毕业（设计）论文
(3)SRD系统效率高、起动转矩大
SRD系统是一种非常高效的调速系统。这是因为一方面电动机转子不存在绕组铜耗，另一方面电动机可控参数多，灵活方便，易于在宽转速范围和不同负载下实现高效优化控制。其系统效率在很宽的速度范围内都在87%以上，这是其它一些调速系统不易达到的。且电机起动时，只需从电源侧提供较少的电流，就能在电动机侧得到较大的起动转矩。
(4)SRD系统可控参数多，控制方式简单
控制开关磁阻电动机的主要常用方法有以下几种：控制相绕组电压，控制相电流幅值，控制开通角、关断角。可控参数多，意味着控制灵活方便，可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况，采用不同控制方法，使之有效的运行。
(5)SRD系统可靠性高、适用范围广
SR电机不会发生感应电动机转子笼断裂或烧熔的故障，再加上SR电机采用简单而坚固的转子结构，由单极性功率变换器供单方向电流激励，可做到磁路上各相相互独立和电路上各相相互独立，因此，该系统具有较高的运行可靠性和容错能力。即使某相绕组或主开关管出现故障，电机依然能平稳运行，可适用在可靠性要求较高的场合，如适合在高粉尘、易燃、易爆等恶劣环境下和要求超高速等场合下运行，并可广泛地应用在纺织、造纸、煤矿、航空、机械等领域。如：造纸机、浆纱机、采煤机、矿用运输机、电牵引采煤机、电机车牵引及局部风机和水泵等、家用电器和机器人上。
1.3开关磁阻电机调速系统的研究和发展方向
由于开关磁阻电动机的发展历史短，涉及面广，在理论和应用上仍存在诸多值得研究探讨的课题，目前SRD系统的研究主要涉及以下几个方面[1]： （1）SR电机模型的建立及参数的确定，尤其是磁链曲线的测量。建立SR电动机数学模型的主要困难在于电动机的磁路饱和、涡流和磁滞效应等产生的非线性，这些非线性影响着电动机的性能，但却很难进行数学模拟。SR电机性能的精确估算，包括整个系统稳态和动态性能的数字仿真，现都己经引入了计算机的辅助设计。由于开关电路供电的非线性，电流波形规律特殊，只有将电机、变换器及控制模式一体化设计，协调优化电机、电路结构及控制参数等才能获得较为满意的结果。
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开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
（2）变换器方案确定和主开关元器件选择。开关磁阻电机调速系统的性能和制造成本，在很大程度上取决于变换器主电路的结构形式。变换器是根据控制器的指令输出直流脉冲电压分配给电机各相绕组工作的，方案类型很多。随着电力电子技术的发展，如何合理地选择主开关元件的类型、数量及容量也是一个十分重要的课题。
（3）无位置传感器的SRD系统的研制[11]。位置检测环节是SR电动机驱动系统的重要组成部分，检测到的位置信号既是绕组开通与关断的依据，也为转速闭环控制提供了转速信息。到目前为止国内外实际应用中转子位置检测多数是直接利用诸如光电式、磁敏式或霍尔式位置传感器，所用传感元件的数目也因相数的增加而增加。既增加了系统结构的复杂性和成本，降低了可靠性，同时又给安装、调试带来了不便。因此，国内外许多学者开始研究无位置检测方案，如电流波形检测及由此变形而来的非通电相加瞬间脉冲激励的电感简化计算、状态观测器检测、利用相磁链、相电流与转子位置的关系解算转子位置、利用相间互感与转子位置关系检测、电容式位置检测技术、加测试线圈的检测等方案。位置传感器的取消将使SRD系统有更多的优势与直流及交流变频调速相竞争。
（4）SRD系统的优化，包括从电动机的设计和控制器软、硬件两方面来提高系统效率、降低噪音和转矩脉动，加强对转矩脉动及噪声的理论研究。SR电动机的转矩脉动及其引起的噪声是SRD一个颇为突出的缺点，这限制了其在诸如伺服驱动等这类低速且要求平稳并有一定静态转矩保持能力场合下的应用。因此，研究抑制SR电动机的振动和噪声也是改善SRD性能的重要课题之一。
1.4本设计要做的工作
要求从基本的电磁规律出发，掌握SRD的原理及相关理论。并利用数学模
型建立SRD系统的模型、SRM的模型、电流控制器模型、逆变器模型、角度控制模型，并通过MATLAB进行仿真，比较分析仿真波形与理想数学模型的差距。
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第二章 SR电机数学模型的建立
建立SR电动机数学模型的主要困难在于电动机的磁路饱和、涡流和磁滞效应等产生的非线性，这些非线性影响着电动机的性能，但却很难进行数学模拟。考虑了非线性的所有因素，虽然可以建立一个精确的数学模型，但是计算相当的繁琐。因此，在性能分析和求解建立数学模型时不得不在实用与理想之间寻求一种折衷的处理方法。
2.1 SR电机的模型
2.1.1建立模型常用的方法
目前人们针对电机磁链的变化，常采用以下几种方法来建立模型口： (a)理想线性模型
若不计电机磁路的饱以及边缘效应等影响，假定电机相绕组的电感与电流大小无关，且不考虑磁场边缘扩散效应，可用SR电动机的理想线性模型将磁链?k近似为电流ik的线性函数，这种方法可了解电机工作的基本特性和各参数之间的相互关系，并可作为深入探讨各种控制方式的依据，但求解的误差较大，精度较低。
(b)准线性模型
因为磁链?k在饱和区和非饱和区有不同的线性变化率，为了近似地考虑磁路的饱和效应、边缘效应，可将实际的非线性磁化曲线分段线性化，同时不考虑相间祸合效应，可将?—i曲线分为两段(线性区和饱和区)或三段(线性区、低饱和区和高饱和区)，这样可以用不同的解析式来表示每段磁化曲线。
以上两种模型，电感参数均有解析表达式；在用于分析电机性能时，电流和转矩也均有解析解，因此一般可用于定性分析。事实上，由于电机的双凸极结构和磁路的饱和、涡流以及磁滞效应所产生的非线性，加上电机运行期间的开关性，在电机运行期间，绕组电感为电流和转子位置角的函数。但是SR电动机定子绕组的电流、磁链等参数随着转子位置变化的规律很复杂，难以用简单的解析表达式来表示，因此很难建立精确可解的数学模型。 (c)非线性函数拟合模型
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开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
将磁链?k用一非线性函数近似拟合，函数的选取决定拟合的精确度。显然，磁链随着转子位置不同而变化的规律是很复杂的，采用非线性函数来拟合磁链的变化规律将是一项很困难的工作。且针对一般拟合的函数，绕组的电流、电感等是也无法用简单的解析表达式来进行表示。 (d)查表法
该方法是把实测或计算所得的等角度、等电流间隔电机磁特性数据??i,??反演为等角度、等磁链间隔的电流特性数据i(?,?)，的连同矩角特性数据T(i,?)的以表格形式存入计算机中，然后用查表法数值求解非线性模型，这种方法较为直接、也较为精确，既可用于稳态分析，也可用于解瞬态问题。
2.1.2 SR电机的方程
SR电动机运行的理论与任何电磁式机电装置运行的理论在本质上没有什么区别，对于m相SR电动机，若不计磁滞、涡流及绕组间互感时，可列出如图2-1所示的一对电端口和一对机械端口的二端口装置系统示意图[1]。
UaRad?adt无损耗磁场系统DJUbRbd?bdt?a(ia,?)?b(ib,?)TdTLUmRm?m(im,?)
图2-1 m相SR电动机系统示意图
d?mdt 图中，Te表示电动机电磁转矩，J为SR电动机转子及负载的转动惯量，D代表粘性摩擦系数，TL表示负载转矩。
建立SR电动机数学模型时，为了简化分析，特作如下假设： (1)忽略铁心的磁滞和涡流效应，且不计磁场边缘效应； (2)在一个电流脉冲周期，转速?恒定不变；
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