本科毕业（设计）论文
Lj(?,ij)?L0?{(L1?L3)[1?cos(Nr???0j)]?L2[cos2(Nr???oj)?1] ?L3[cos3(Nr???0j)?1]}a1 a1?ij?Lj?ij?[(L1?L3)Nrsin(Nr???oj)]?2L2Nrsin2(Nr???0j)
a1 （2-37）
a1?aj?3L3Nrsin3(Nr???0j)?Lj?ij?{(L1?L3)[1?cos(Nr???oj)]?L2[cos2(Nr???0j)?1]
?a1
(a1?ij)2?L3[cos3(Nr???0j)?1]}非线性电磁转矩为：
Tj?a1[ij?a1ln(a1?ij)?a1lna1][(L1?L3)Nr?sin(Nr???0j)
?2L2Nr?sin2(Nr???0j)?3L3Nr?sin3(Nr???0j)] （2-38）
式中：
0 j?1 ?0j? ?2 j?2
? j?3 3?2 j?4
j?1,2,3,4。该模型相对比较简单，可在实际中用于研究电机的动态性能。
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开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
第三章 SRD系统的控制策略
SR电动机的控制方式指电机运行时对哪些参数进行控制及如何进行控制，使电机达到期望的运行状况(如期望的转速、转向、转矩等)，并使其保持较高的动态性能和运行效率。
针对第二章所建立的开关磁阻电机的线性模型和结论，我们可知：改变外施 电压Us，或者改变开关角均能有效的改变转速?的值。若与开关角有关的参数无关，则?正比于Us，改变其外施电压就会改变电机的转速。因此，SR电动机转速的可控变量一般有加于相绕组两端的电压Us、开通角?on和关断角?off三个参数。SR电动机的控制方式主要针对以上几个可控变量来进行控制，一般分为:角度位置控制方式(Angular Position Control，简称APC控制)、电流斩波控制方式(Chopped Current Control，简称CCC控制)和电压PWM控制方式。SR电动机的各种控制方式的区别是对以上几个参数的控制方法不同，下面将进行详细的讨论和分析。
3.1开关磁阻电机主要的几种控制方式
3.1.1角度位置控制
在直流电压的斩波频率和占空比确定时，加于相绕组两端的电压大小不变的情况下，可通过调节SR电动机的主开关器件的开通角?on,和关断角?off的值，来实现转矩和速度的调节，此种方法便称之为角度位置控制(APC)。尤其是当电机转速较高，旋转电动势较大，电机绕组电流相对较小时，最宜采用此种控制方式。角度位置控制是通过控制开通角?on,和关断角?off来改变电流波形以及电流波形与绕组电感波形的相对位置，这样就可以改变电动机的转矩，从而改变电动机的转速。在电动机正常运行时，应使电流波形的主要部分位于电感波形的上升段；在电动机制动运行时，应使电流波形位于电感波形的下降段。改变开通角?on，可以改变电流的波形宽度、电流波形的峰值和有效值大小以及电流波形与电感波形们相对位置；改变关断角?off一般不影响电流峰值，但可以影响电流波形宽度以及与电感曲线的相对位置，电流有效值也随之变化，因此?off同样对电动机的
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转矩和转速产生影响，只是其影响程度没有?on那么大。故一般采用固定关断角
?off，改变开通角?on的控制方式。
APC控制方式有其自身独特的优点：
首先，电机转矩调节范围大。假设定义电流存在区间t占电流周期T的比例
Tt为电流占空比，则在极端情况下，角度位置控制的电流占空比的变化范围几乎从0-100%，电流的大小直接影响着转矩的大小，因此转矩调节的范围将很大。其次，电动机在角度位置控制方式下运行效率高。通过角度优化，能使电动机在不同负载下保持较高的效率，可实现效率最优控制或转矩最优控制。
但是，角度位置控制不太适用于低速。因为转速降低时，旋转电动势减小，使电流峰值增大，必须进行限流，因此角度位置控制一般用于转速较高的应用场合。
3.1.2电流斩波控制
1.电流斩波控制(CCC)
由式(2-4)可知，在SR电动机起动、低、中速运行时，电压不变，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间长，而didt的值却相当大。为避免过大的电流脉冲峰值超过功率开关元件和电机允许的最大电流，通常会采用电流斩波的控制方式来限制电流的大小。
一般在低速运行时，将使电机的开通角?on和关断角?off保持不变，而主要靠控制斩波电流iT的大小来调节电流的峰值，从而起到调节电动机转矩和转速的目的，工作在CCC方式下的斩波电流波形如图3-1所示。
图3-1 CCC方式下的斩波电流波形
在???on时，功率电路开关元件接通(称相导通)，绕组电流i从零开始上升，
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当电流达到斩波电流上限值iT时，切断绕组电流(称斩波关断)，绕组承受反压，电流快速下降。经时间T1，或电流降至斩波电流下限值时，重新导通(称斩波导通)，重复上述过程，则形成斩波电流波形，直至???off时实行相关断，电流衰减至零。
CCC控制方式又分为起动斩波模式、定角度斩波模式和变角度斩波模式。起动斩波模式是在SR电机起动时采用的，此时要求转矩要大，同时又要限制相电流峰值，故通常固定开通角?on和关断角?off，导通角?c值相对较大；定角度斩波模式通常在电机起动后，低速运行时采用，导通角?c值保持不变，但值限定在一定范围内，相对较小；而变角度斩波模式通常在电机中速运行时采用，此时通过电流斩波、开通角?on、关断角?off的同时起作用来进行转矩的调节。 2.电流斩波控制特点
电流斩波控制较适用于电动机运行在低速的情况下。电机在低速运行时，绕组中旋转电动势小，电流增长快。在制动运行时，旋转电动势的方向与绕组端电压方向相同，电流比低速运行时增长更快。两种情况下，采用电流斩波控制方式正好能够限制电流峰值超过允许值，起到良好有效的保护和调节效果。 当斩波周期较小，并忽略相导通和相关断时电流建立和消失的过程(转速低时近似成立)时，电流波形呈较宽的平顶波，故产生的转矩也比较平稳，合成转矩脉动明显比其它控制方式小，因此较适合用于转矩调节系统。
但是该控制方式在用作调速系统时抗负载扰动性的动态响应慢是其一弱点，因为提高调速系统在负载扰动下的快速响应，除转速检测调节环节动态响应快外，系统自身的机械特性也十分重要。电流斩波控制方式中，由于电流峰值被限，当电机转速在负载扰动的作用下发生突变时，电流峰值无法自动适应，使之成为特性非常软的系统，因此，系统在负载扰动下的动态响应十分缓慢。
3.1.3电压PWM控制
在?on～?off导通区间内，使功率开关按PWM方式工作，其脉冲周期T固定，占空比T1T可调，在T1内，绕组加正电压，T2内加零电压或反电压。改变占空
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