基于FPGA的300W开关磁阻电机调速系统的研究

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当下,新能源汽车产业正在飞速发展,针对汽车电动化领域中驱动电机的研究已成为行业关注的热点。通过改进驱动技术和优化系统性能,可以有效地提升电机的运行效率,对促进节能减排有着重要意义。开关磁阻电机有着结构简单、不依赖永磁材料且造价低廉的特点,非常适合作为新能源汽车的驱动电机,其相关研究已成为新型电机驱动技术的热门课题之一。针对开关磁阻电机及其调速系统,本文的主要研究工作如下:本文介绍了开关磁阻电机及其调速系统的工作原理与结构形式,结合理想数学模型分析了电机内部的电磁关系与运行特性,为控制策略的研究奠定了基础。接着介绍了几种开关磁阻电机的传统调速方式并提出了一种基于励磁模式切换的角度调节策略,并引入模糊自适应控制理论对传统PI控制器进行了优化,实现开关磁阻电机的转速控制。为了验证设计可行性,对300W(6/4)开关磁阻电机调速系统的主要部分进行了建模与仿真。利用静磁场解析结果建立了电机的非线性仿真模型;另外,提出了一种新型的次相升压型功率电路,利用换向过程中绕组间续流的方式提高了次相绕组的相电压,提升了整个系统的运行效率。最后设计了基于FPGA的300W开关磁阻电机调速系统,介绍了实验平台的硬件实现和器件选型,并说明了控制程序的主要逻辑功能。通过实验验证了本文设计的控制策略和调速系统的有效性,实验结果表明:该系统能实现对开关磁阻电机转速的有效控制并满足实际的运行效率指标。与采用传统的电压斩波控制方式相比,本文所设计的控制方案在指定的转速区间有效地提升了电机的运行效率。
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