基于MATLAB的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)仿真

邊惠惠　王蘭軍　陳華

摘? 要：根據(jù)開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，建立開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用電流斬波控制方式來改變電機轉(zhuǎn)速，首先利用MATLAB/SIMULINK建立調(diào)速系統(tǒng)各個模塊的模型，最后建立開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)模型，并進行仿真和性能分析。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機;MATLAB;雙閉環(huán)控制

中圖分類號：TM352 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）31-0079-02

Abstract： According to the structure of switched reluctance motor speed control system， the double closed loop control system of switched reluctance motor speed and current is established. The speed of switched reluctance motor is changed by current chopping control mode. Firstly， the model of each module of speed regulation system is established by MATLAB/SIMULINK. Finally， the model of switched reluctance motor speed control system is established， and the simulation and performance analysis are carried out.

Keywords： switched reluctance motor; MATLAB; double closed loop control

引言

開關(guān)磁阻電機（SRM）憑借具有價格便宜、結(jié)構(gòu)牢固簡單、調(diào)速性和啟動性能好、運行效率較高等特點，使得國內(nèi)外大量學(xué)者對其進行深入研究[1]。本文選用額定轉(zhuǎn)速為1500r/min的SRM，建立開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用電流斬波控制（CCC）方式來改變電機轉(zhuǎn)速，防止過大的電流以及磁鏈峰值，使得轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)[2]，并基于MATLAB/SIMULINK建立調(diào)速系統(tǒng)的模型，進行了仿真和性能分析。

1 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)（SRD）的結(jié)構(gòu)

SRD主要有五大部分組成，分別是SRM、功率變換器、控制器、位置檢測和電流檢測[3]。如圖1所示。

2 建立仿真模型

利用MATLAB/SIMULINK建立SRD的模型，主要有四大模塊組成，分別是SRM電機模塊、電流滯環(huán)控制器模塊、PI控制器模塊、位置檢測裝置模塊和功率變換裝置模塊[4]。

2.1 位置檢測模塊

位置檢測裝置主要是用來檢測定子和轉(zhuǎn)子的相對位置，用來判斷某一相繞組是否通電，從而完成轉(zhuǎn)速的控制。仿真模型如圖2所示。

2.2 電流斬波控制器模塊

電流斬波控制器中設(shè)計滯環(huán)比較器，設(shè)置電流斬波的上下值，改變電機繞組中電流的大小，從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。仿真模型如圖3所示。

2.3 功率變換器模塊

功率變換器是電源和電機之間的接口，能夠起到開關(guān)的作用。仿真模型如圖4所示。

2.4 PI控制器模塊

在速度環(huán)中加入PI控制，主要有三部分組成，即比較模塊、積分模塊和限幅模塊。仿真模型如圖5所示。

2.5 調(diào)速系統(tǒng)模型

SRM采用經(jīng)典的雙閉環(huán)控制，電機模型調(diào)用MATLAB/SIMULINK庫中的Switched Reluctant Motor模型，仿真模型如圖6所示。

3 結(jié)果分析

設(shè)置仿真模型中初始給定轉(zhuǎn)速為1500r/min，滯環(huán)控制器的上下限為（10，-10），PI控制器中Kp=3，Ki=0.5，位置檢測器的關(guān)斷角為40°，開通角為75°，仿真時間為0.2s，空載啟動，運行0.1s后加入30N·m的負載力矩。仿真曲線如圖7所示。

從圖可以看出，啟動轉(zhuǎn)速為0，運行0.08s后轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速1500r/min，加入負載后轉(zhuǎn)速略微下降，符合實際情況。

4 結(jié)論

本文根據(jù)開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，首先利用MATLAB/SIMULINK建立調(diào)速系統(tǒng)各個模塊的模型，最后建立開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的模型。根據(jù)仿真結(jié)果，我們得出該仿真模型具有穩(wěn)定、響應(yīng)時間短、調(diào)速準確等優(yōu)點。

參考文獻：

[1]王宏華.開關(guān)型磁阻電機調(diào)速控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.

[2]張小春，任開春，張遷，等.Matlab軟件中的開關(guān)磁阻電機模型研究[J].UPS應(yīng)用，2013（143）：52-56.

[3]趙影，劉婭如.基于Matlab/Simulink和Ansoft/Rmxprt的開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)控制仿真研究[J].測控技術(shù)，2012（02）：107-110.

[4]李鋒，劉芬，王寶忠.基于模糊PI控制的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真[J].電子設(shè)計工程，2015（08）：114-117，121.