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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃泓霖
研究生(外文):Huang,Hung-Lin
論文名稱:切換式磁阻馬達驅動器之設計與實現
論文名稱(外文):Design and Implementation of Switched Reluctance Motor Drives
指導教授:王明賢王明賢引用關係
指導教授(外文):Wang,Ming-Shyan
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電機工程系
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:102
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:切換式磁阻馬達、非對稱半橋式電路、轉矩漣波
外文關鍵詞:Switched reluctance motor, asymmetrically half-bridge circuit, torque ripple
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切換式磁阻馬達有機械構造簡單和製作成本低的優點,能廣泛應用在各類產
品之中。但是切換式磁阻馬達沒有使用永久磁鐵,轉矩漣波會比具有永久磁鐵的
馬達大,而運轉時伴隨的劇烈震動與噪音會縮短其機械結構的壽命,或造成使用
者的不舒適。故本論文首先介紹切換式磁阻馬達的運轉原理,並量測其參數及特
性;之後介紹各類磁阻馬達及其硬體驅動電路及控制方法。本論文以非對稱半橋
式電路為切換式磁阻馬達驅動架構,並針對其電子元件的挑選作探討;在軟體方
面,使用Microchip 出產的dsPIC30F4011 作為控制晶片,並用不同的控制方法驅
動馬達,探討降低轉矩漣波效率,改善切換式磁阻馬達上述之缺點。
Comparing to the other motors, the switched reluctance motor provides great
advantages of strong mechanical structure and low cost. However, due to no permanent
magnets, it has some shortcomings, such as large torque ripple, vibration and noise
during motor running which will make users feel uncomfortable. In the thesis, the
operation of the switched reluctance motor will be firstly introduced. Its parameters and
characteristics will also be measured. Each type of the motors and its related drive are
described. The drive consists of the asymmetrically half-bridge circuit and one
dsPIC30F4011 of Microchip company which will realize the control laws. How to
reduce the torque ripple is the other issue of this thesis.
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與文獻回顧 3
1.3 論文章節架構 4
第二章 切換式磁阻馬達介紹 6
2.1 切換式磁阻馬達運轉原理 6
2.2 切換式磁阻馬達種類 8
2.2.1 旋轉式磁阻馬達 9
2.2.1.1 單相磁阻馬達 10
2.2.1.2 兩相磁阻馬達 10
2.2.1.3 三相磁阻馬達 12
2.2.1.4 四相磁阻馬達 13
2.2.1.5 多相磁阻馬達 14
2.2.2 線性磁阻馬達 14
2.3 切換式磁阻馬參數量測 16
2.3.1 電阻參數 16
2.3.2 電感參數 16
2.4 數學模型 18
2.4.1 電壓方程式 18
2.4.2 機械方程式 20
第三章 切換式磁阻馬達之驅動器介紹 22
3.1 各式驅動器之介紹與分析 22
3.1.1 非對稱半橋式電路 23
3.1.2 米勒型電路 26
3.1.3 電容回收型電路 28
V
3.1.4 雙繞組式電路 32
第四章 切換式磁阻馬達驅動與控制 36
4.1 切換式磁阻馬達驅動器 36
4.1.1 電源處理 36
4.1.2 電路製作 36
4.1.2.1 位置訊號輸入 37
4.1.2.2 數位類比轉換 38
4.1.2.3 訊號輸出 39
4.1.2.4 功率元件 40
4.1.3 雜訊處理 42
4.2 速度估測器 44
4.3 導通角探討 45
4.4 提前激磁方法 49
4.5 電流保護設計 50
第五章 實驗架構與實驗結果 52
5.1 系統硬體架構 52
5.1.1 微控制器 52
5.1.2 非對稱半橋式驅動電路 54
5.1.3 切換式磁阻馬達 56
5.2 軟體程式架構 59
5.2.1 換相時序 59
5.2.2 基本運轉 59
5.2.3 運轉模式 60
5.2.3.1 單相激磁 60
5.2.3.2 單相激磁上臂續流 61
5.2.3.3 一相兩相激磁 62
5.2.4 負轉矩之產生 63
5.3 程式流程 64
5.4 電流保護 66
VI
5.5 實驗結果 67
5.5.1 低速提前導通角 67
5.5.2 高速提前導通角 70
第六章 結論與未來研究建議 72
6.1 結論 72
6.2 未來研究建議 72
參考文獻 73
作者簡介 76
[1] 稀土戰爭
http://mag.chinatimes.com/mag-cnt.aspx?artid=5624
[2] 電動機也許不再需要昂貴的稀土
http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/energy/2012-11/30/c_1240283
28.htm
[3] Krishnan Ramu, "Switched reluctance motor drives : modeling, simulation, analysis,
design, and applications"
[4] A. Boglietti, M. Lazzari, M. Pastorelli, and W. Viglietti, “Induction Motor Winding
Commutation with Direct Field Oriented Control for Wide Constant Power Range
Operation” IEEE Ind. Appl. Society Annual Meeting, San Diego, USA, pp. 551-557,
1996.
[5] 幾種車用驅動電機技術發展及其比較
http://www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/hykjqb/wenzhang/list_n.asp?id=6
419&sid=1
[6] 節能新應用 磁阻馬達 掀小家電應用風潮
http://tw.news.yahoo.com/節能新應用-磁阻馬達-掀小家電應用風潮-213000998.html
[7] 陳冠弘,高性能磁阻馬達驅動器研製,國立成功大學電機工程學系碩士論文,
2010。
[8] 江政毅,具電子變速之電動載具驅動系統設計與實現,南台科技大學電機工程
系碩士論文,2010。
[9] EET_Switched Reluctance Motor_JGZ_7_3_05
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[10] A. M. Hava, V. Blasko,and T. A. Lipo, “A Modified C-Dump Converter for
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[11] R. M. Davis, W. F. Ray, R. J. Blake, “Inverter Drive for Switched Reluctance
Motor Circuits and Component Ratings” IEE Proc. Electric Power Applications,
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[15] Fleadh Electronics Ltd, Leeds, UK. Switched Reluctance Motor Drives
http://www.fleadh.co.uk/srm.htm
[16] 貿易雜誌, 美日過度渲染、兩岸企業炒作? 供過於求 世界稀土價格趨穩
http://tw.mag.cnyes.com/Content/20130131/372ca4e2e3484a409af3c82f9d6e3394.shtm
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工程學系碩士論文,2009。
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學電機工程系碩士論文,2003。
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Switched-Reluctance Linear Motor for High-Precision Applications
[27] 路昌工業股份有限公司,2012 馬達設計製造與量測班,馬達系統架構
[28] 陳俊隆,博世力士樂發表專利電控系統,MM 機械技術雜誌,329 期,10 月
號,pp30-32
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