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研究生:陳煜璋
研究生(外文):Yu-Chang Chen
論文名稱:切換式磁阻馬達設計與驅動器控制之實現
論文名稱(外文):Design and Driver Control Implementation of Switched Reluctance Motor
指導教授:謝聰烈
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:切換式磁阻馬達有限元素法單晶片數位訊號處理器
外文關鍵詞:switched reluctance motorfinite element methodDSP single chip
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切換式磁阻馬達具結構簡單、體積小、成本低、散熱佳、效率高及其轉動方向和電流流動方向無關等優點。其驅動器架構較其它型式馬達用之驅動器簡單,且無上下臂同時導通之危險,而定子和轉子部份皆無永久磁鐵,因此極適合應用於可調速驅動系統。
本論文利用電磁場分析軟體進行三相6/4極切換式磁阻馬達之設計,建立馬達模型、設定材料特性、邊界條件及馬達繞線的線徑及圈數,利用有限元素分析法,作詳細的分析比較與改進,並配合三相功率級驅動系統及速度控制的設計,結合單晶片數位訊號處理器建構一全數位變速控制,且利用轉子凸極位置檢測出每轉極少之脈波信號時間長短,作軟體分段除頻倍率調整,估測馬達速度,藉以提高馬達速度估測的精確度。另外、配合單電源驅動電路設計節省成本及強健速度控制器設計,使馬達在系統參數變動及負載干擾情況下,得到較佳的暫態響應及負載干擾之消除。


The switched reluctance motor (SRM) has advantages of simple structure, the small volume, low manufacturing cost, cool easily and high efficiency. The direction of motor’s rotation is irrelevant with motor’s current. Compared with other motor driver systems, the SR motor driver structure is simple, the upper and lower arms of power inverter have not led the conduct danger at the same time and stator and rotor component do not all have permanent magnet. It is suitable for the variable speed control system.
The paper utilizes the analysis software of the electric magnetic field to design a 3-phase 6/4 pole SR motor. The motor design will be carried out as establishing motor model, setting up material characteristic and boundary condition, deciding coil terms and size diameter of the SR motor. The finite element method will be applied to the selected design concept to refine performance parameters and increase the accuracy of the performance predictions. A full digital speed control based on DSP single chip is designed for the SRM drive. Utilizing the rotor salient pole position of SRM to sense pulse signal for each revolution, measuring the pulse signal time and adjusting frequency rate of DSP by software, the motor speed estimation accuracy is improved. In addition, with single-supply-driven cost-saving circuit and robust speed controller design, to reduce the effects of motor and parameter variations, and to provide a good performance even under load torque disturbance.


中文摘要---------------------------------------------i
英文摘要--------------------------------------------ii
誌謝-----------------------------------------------iii
目錄------------------------------------------------iv
圖目錄---------------------------------------------vii
表目錄----------------------------------------------xi
第一章 緒論----------------------------------------1
1.1前言----------------------------------------------1
1.2文獻回顧與研究重點--------------------------------2
1.3本文架構------------------------------------------3
第二章 切換式磁阻馬達之基本原理--------------------4
2.1 切換式磁阻馬達之簡介-----------------------------4
2.2 馬達電磁轉矩產生原理-----------------------------6
2.3 切換式磁阻馬達之數學模式-------------------------8
2.3.1 電壓方程式----------------------------------8
2.3.2 電磁轉矩方程式-----------------------------11
2.3.3 機械運轉方程式-----------------------------12
2.3.4 轉矩與轉速特性-----------------------------14
2.4 切換式磁阻馬達之驅動與控制原理------------------16
2.4.1 切換式磁阻馬達之驅動-----------------------16
2.4.2 切換式磁阻馬達之控制-----------------------17
2.4.3 磁阻馬達之電感量測-------------------------18
2.5 轉子位置檢測------------------------------------19
第三章 切換式磁阻馬達驅動器-----------------------21
3.1 驅動電路種類介紹---------------------------21
3.1.1 各相共接式電路-----------------------------21
3.1.2 單相單開關電路-----------------------------22
3.1.3 單相單開關加一抑制電阻電路-----------------23
3.1.4 單相單開關加一抑制電阻及稽納二極體電路-----24
3.1.5 雙繞組式電路-------------------------------25
3.1.6 電壓均分電路-------------------------------26
3.1.7 米勒(N+1)轉換電路--------------------------27
3.1.8 米勒(2N+1)轉換電路-------------------------28
3.1.9 電容回收型電路-----------------------------29
3.1.10 非對稱半稿式電路---------------------------30
3.2 驅動電路動作原理分析-----------------------31
第四章 切換式磁阻馬達磁路分析及模擬---------------35
4.1 馬達力矩方程式-----------------------------35
4.2 可行性三角形法-----------------------------39
4.3 磁路模擬之能量、力矩與電感-----------------42
4.4 能量轉換與激磁飽和之影響-------------------44
4.5 磁路分析-----------------------------------46
4.5.1 模擬流程-----------------------------------47
4.5.2 模擬結果-----------------------------------52
第五章 系統軟硬體架構-----------------------------60
5.1 系統實驗架構-------------------------------60
5.2 硬體架構-----------------------------------61
5.3 系統軟體架構-------------------------------72
5.3.1 軟體介紹-----------------------------------72
5.3.2 電流迴路控制器設計-------------------------75
5.3.3 速度迴路控制器設計-------------------------77
第六章 實驗結果-----------------------------------80
6.1 開迴路運轉實驗-----------------------------80
6.2 電流迴路實驗-------------------------------85
6.3 速度迴路無載實驗---------------------------87
6.4 速度迴路負載干擾實驗-----------------------90
第七章 結論與建議---------------------------------92
7.1 結論---------------------------------------92
7.2 建議---------------------------------------93
參考文獻 -------------------------------------------94



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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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