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基于MATLAB的开关磁阻电动机建模与仿真
杨静;袁爱平
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(021)003
【摘要】由于开关磁阻电机结构与运行原理的特殊性,使得其分析和设计与其他电机相比相对困难.笔者运用当前流行的仿真软件MATLAB-SIMULINK,建立了开关磁阻电动机的动态仿真模型.此模型通用性强,修改方便.在此模型基础上进行了变结构控制算法的仿真,结果表明系统动静态性能均较好,因此说明所建模型不失为一种辅助分析和设计开关磁阻电机驱动系统的有力工具.
【总页数】4页(P74-77)
【作者】杨静;袁爱平
【作者单位】江苏理工大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013;江苏理工大学电气信息工程学院,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
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2.基于Matlab/Simulink的开关磁阻电动机数字仿真 [J], 周会军;鱼振民;丁文;蒋海波;刘小平
3.基于MATLAB的开关磁阻电动机线性及非线性建模仿真 [J], 丁文;周会军;鱼振民
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5.基于MATLAB/Simulink的开关磁阻电动机调速系统的建模与仿真 [J], 王巧花;叶平
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基于MATLAB的开关磁阻发电机非线性建模与仿真胡鹏，杨玉岗，高奇(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院, 葫芦岛125105;)摘要:基于开关磁阻电机的非线性数学模型，利用Matlab/Simulink中的相关模块建立开关磁阻电机发电系统的非线性仿真模型。
利用该模型对一台三相12/8结构样机进行了仿真，仿真结果证明了该模型的有效性。
首先采用传统的PID控制建模，后设计了带有修正因子的模糊PID控制器,提高了系统的稳定性，改善了动态性能。
仿真试验表明开关磁阻发电系统能够稳定地发出电压为220V的直流电。
关键词: 开关磁阻发电机；模糊控制；仿真；非线性电感；Study on Nonlinear modeling and Simulation of The Switched Reluctance Generator Using Matlab softwareHu Peng, Yang Yu Gang，Gao Qi(Liaoning Technology University; College of Electrical and Control; Hulu dao 125105; China)Abstract:Based on the mathematical model of switched reluctance motor,a nonlinear modeling of switched reluctance generator is built up using relative blocks of Matlab/Simulink. A 3-phase 12/8 structure prototype SRM is simulated using the proposed mode1. the effectiveness of the model is demonstrated by the simulation result.Firstly,the traditional PID is used for this model,then designing the fuzzy controller with the correction factor adds to the PID model, This improves the system stability and dynamic performance. The simulation showed that SRG power generating system can stabilized issue the voltage of 220 VDC.Key words: switched reluctance motor；fuzzy control；simulation；nonlinear inductance；1 引言21世纪将进入风能发展的高速阶段,风力发电作为不受地域限制、可持续开发、不污染环境的理想能量来源从1978至今的二十五年中，得到了大力开发，并不断向多元化，设备大型化、实用化、高效化，成本的低廉化方向发展。
开关磁阻电机设计程序%开关磁阻电机设计程序%%电机给定数据：功率7.5KW，电源电压380V，额定转速1500r/min，额定效率0.88，%调速范围200——2000r/min，4相8/6极结构。
%clear allformat short e%1.功率，转速PN=7.5*10^3;n=1500;%2.相数q=4;%3.定子极数、转子极数Ns=8;Nr=6;%4.绕组端电压(单位V)U=280;%5.主要尺寸选择，电磁功率eta=0.88;Pem=PN*((1+eta)/(2*eta));%6.细长比lambda=1.2;%7.电磁负荷初选值A1=28000;Bdelta1=0.4;%8.转子外径Daki=0.5;km=0.8;Da=6.1/(Bdelta1*A1)*(ki/km)*(Pem/n)/(1.05*lambda);Da=Da^(1/3);%9.铁芯叠长la=0.1355;%10.定子外径Ds=0.21;%11.气隙g=0.0004;%12.定转子极弧betas=21*pi/180;betar=23*pi/180;%13.定转子极宽bps=(Da+2*g)*sin(betas/2);bpr=Da*sin(betar/2);%14.第二气隙，设%%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%例如：gi=input('输入第二气隙gi=')gi=0.01615;%15.定转轭高hcs=1.3*bps/2;hcr=1.4*bpr/2;%16.轴径。
%%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%Di=0.05;%17.定子槽深ds=(Ds-Da-2*g-2*hcs)/2;%19.有效铁芯长度kFe=0.93;lFe=kFe*la;%20.转子极距taur=pi*Da/Nr;%21.控制参数。
开通脚，关断角，导通角thetaon=0;thetau=0;thetaoff=(1/2)*(2*pi/Nr-betar)+thetau;thetahr=thetaoff;thetac=thetaoff-thetaon;%22.每相绕组串联匝数，取Bps=1.6T，重新校验BdeltaBps=1.6;ldelta=1.05*la;Bdelta=0.805*bps*Bps/taur;Nph=3.04*Nr*U*thetac/(n*Bdelta*Da*ldelta);%%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%23.磁化曲线计算，选择DR510-50硅钢片冲片，delta=0.0005，计算机计算得：%不对齐位置电感Lu=0.00918; %%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%25.额定电磁转矩omega=2*pi*n/60;Tem=Pem/omega;%26.额定电磁转矩Tem所需的理想方波电流幅值Ims%在图6-17中，取Ims=28A时，W1=13.61J，Ims=28;W1=13.61;Tem1=Ns*Nr*W1/4/pi; %%%%%%%%%%%% 此处可以输入数值 %%%%%%%%%%%27.绕组电流有效值I=Ims/(2^(1/2));%28.实际电流峰值ki=0.5;im=I/ki;%29.定子极间窗口面积SW=(1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2-hcs)^2-(Da/2+g)^2)-bps*ds/2;%30.导线规格、导线截面积Sa和槽满率ks%预取电流密度J1=5A/mm^2,J1=5;Sa1=I/J1;Sa=3.94; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%此处可以输入数值%%%%%%%%%%%每槽导体净截面积SCu=Nph*Sa/2;%槽满率ks=SCu/SW;%31.电流密度J=5; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%此处可以输入数值%%%%%%%%%%%32.绕组平均匝长lavbw=(Da+2*g)*sin(pi/Ns)-bps/2;a=bps+bw;b=la+2*5*10^(-3)+bw;r=5*10^(-3)+bw/2;lav=2*la+2*(bps-2*5*10^(-3))+2*pi*r;%33.每相绕组导线总长l=Nph*lav;%34.每相绕组电阻Rp=0.0217*l/Sa;%参数计算%35.铜重GCu=q*Sa*l*10^(3)*8.9*10^(-6);%36.定子铁芯体积VSFe=((1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2)^2-(Ds/2-hcs)^2)+bps*ds)*2*Ns*lFe;%37.转子铁芯体积VRFe=((1/2)*(pi/Nr)*((Di/2+hcr)^2-(Di/2)^2)+bpr*(gi-g)/2)*2*Nr*lF e;%38.铁芯重GFe=(VSFe+VRFe)*10^(9)*7.8*10^(-6);%39.电负荷Dsi=Da+2*g;A=q*Nph*I/(pi*Dsi);%40.铜耗PCu=q*I^2*Rp;%41.电机利用系数TN=PN/(2*n*pi/60);K=TN/(Da^2*la);。
基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真孙晓明,赵德安,李 瑶,单正娅(江苏大学电气信息工程学院,镇江212013)摘要:由于开关磁阻电机SRM结构及运行原理的特殊性,使得分析和设计较其它电机更为困难。
基于在分析开关磁阻电机数学模型的基础上,借助于M A T L A B/SIM U LI NK搭建了电流斩波控制方式下开关磁阻电机的非线性仿真通用模型。
根据此模型,对一台六相12/10结构样机进行了仿真,仿真结果证明了该模型的有效性。
该模型为分析和设计开关磁阻电机控制系统提供了一种有效的工具。
关键词:开关磁阻电机;电流斩波控制;仿真;非线性中图分类号:T M352 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2006)01-0067-04Nonlinear Modeling and Simulation of SwitchedReluctance Motor Using MATLABSUN Xiao-ming,ZHAO De-an,LI Yao,SHAN Zheng-y a(School of Electrical and Info rmation Engineering,Jiang su U niversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:T he analysis and design of sw itched r eluctance mo tor(SRM)ar e mo re difficult t ha n tho se of o ther kinds o f mo tor s because o f its special st ructure and o per atio n mechanism.Based o n the mathemat ical model o f SR M,a nonlinear general SR M mo del under chopped cur rent co nt ro l(CCC)is dev elo ped using M atlab/ Simuink.A6-phase12/10st ructure pr ot oty pe SRM is simulated using t he pro po sed m odel.T he effectiv eness o f the model is demo nstr ated by the simulatio n r esult.T he pr oposed m odel is also useful in the analysis and desig ning of SR M contr ol system.Key words:switched r eluctance moto r(SRM);chopped curr ent contr ol(CCC);simulat ion;no nlinear1 前言 开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、成本低、工作可靠和效率高等优点[1],对于六相12/10结构样机来说还有启动转矩大,脉动小等特点。
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真在开关磁阻电机调速系统中，主要包括开关磁阻电机、功率电子器件
和控制算法三个主要部分。
其中，开关磁阻电机由转子和定子组成，通过
改变定子和转子之间的磁阻能够实现转速的调节。
功率电子器件用于控制
电机的输入和输出电力，常用的有IGBT、MOSFET等。
控制算法主要用于
实现对电机的调速控制，常用的方法有PID控制、模糊控制等。
在进行MATLAB仿真时，需要建立相应的数学模型。
首先需要将电机
的转动方程和电磁方程建立起来，然后根据电机的特性进行参数设置和仿
真实验设计。
可以通过MATLAB的仿真工具箱来实现对开关磁阻电机调速
系统的仿真，该工具箱提供了丰富的函数和算法，能够方便地进行系统建
模和仿真。
在进行仿真实验时，可以通过改变不同的参数来观察系统的动态响应。
例如，调整PID控制器的参数以改变电机的调速性能，通过观察电机的转
速和转矩变化情况来评估调速系统的性能。
同时，还可以分析电机控制系
统的稳定性、鲁棒性等，并对系统进行优化。
总之，开关磁阻电机调速系统的研究和MATLAB仿真是提高电机性能
和控制精度的重要手段。
通过建立数学模型和进行仿真实验，可以对系统
进行分析和优化，为实际应用提供参考和指导。
同时，也为开关磁阻电机
的进一步研究和应用奠定了基础。
基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法开关磁阻,论文,DSP,控制第18卷第2期浙江万里学院学报Vol.18No.2纪志成，薛花（江南大学控制科学与工程研究中心电气自动化研究所，江苏无锡214122）摘要：在分析开关磁阻电机（SRM）数学模型的基础上，利用C语言编写S-函数，提出了SRM控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink中，构造CME某S-函数的三类简化结构，建立独立的功能模块，如电机本体模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等，通过功能模块的有机整合，搭建SRM控制系统快速高效的仿真模型.系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用角位置控制（APC）与电流斩波控制（CCC）相结合的方法，保证了SRM在低速或高速运行时都可获得满意的性能.仿真结果证明了采用CME某S-函数方式仿真建模的快速性和有效性.关键词：CME某S-函数；开关磁阻电机（SRM）；仿真建模；快速性作者简介：纪志成，江南大学控制科学与工程研究中心电气自动化研究所教授，博士，博士生导师；薛花，江南大学控制科学与工程研究中心博士研究生。
1引言因其结构简单、可靠性高、性能优良、输出转矩大等特点，开关磁阻电机（SRM）应用广泛[1]，且随着SRM应用领域的不断拓宽，对电机控制系统设计要求越来越高，既要考虑成本低廉、控制算法合理，又需兼顾控制性能好、开发周期短.如何建立有效的SRM控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题，因此，对于建立电机控制系统仿真模型方法的研究具有十分重要的意义[2,3].对于在Matlab中进行交流异步电机仿真建模方法的研究已成为探讨的热点，例如通过编写m文件可在Simulink环境下实现SRM控制系统的仿真建模[4]，虽然m文件形式的S-函数具有容易编写和理解的优点，但由于它在每个仿真步都要激活Matlab解释器，使得仿真速度变慢，且这种方法实质上是一种整体分析法，因而在这一模型基础上修改控制算法或添加、删除闭环就都需对整体系统重新建模.为此，文献[5,6]提出在Matlab/Simulink中构造独立的功能模块，通过模块组合进行交流异步电机建模，通过模块组合进行交流异步电机建模，这一方法可观性好，在原有的建模基础上添加、删除闭环或改变控制策略都十分便捷，但模块化建模的方式存在控制策略难以硬件实现的问题.开关磁阻,论文,DSP,控制2浙江万里学院学报2005年4月2CME某S-函数的简化结构利用Matlab/Simulink进行运动控制系统的建模仿真是普遍采用的方法之一，而S-函数，尤其是CME某S-函数，正是整个Simulink动态系统的核心，它不仅提供了增强和扩展Simulink能力的强大机制，同时也是使用RTW（RealTimeWorkhop）实现实时仿真的关键所在，也因此十分适合于复杂动态系统的数学描述，支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统的仿真建模[7].Matlab提供了名为funtmpl_baic.c的CME某S-函数模板，包含了所有的子程序，较为复杂，本文在此基础上提出了简单实用的三类简化结构，如图1所示.结构A结构B图1CME某文件简化结构结构C结构A：仅包含3个子函数，Initialization子函数完成S-函数的初始化工作，如初始化结构体SimStruct、设置输入/输出口、设置采样时间等；mdlOutput子函数描述S-函数的输出方程，输出值是状态某、输入u和时间t的函数，而不包括任何动态方程（微分或差分）在内；Termination子模块在仿真结束时调用，可在此完成结束仿真所需的工作.结构A仅完成由输入直接计算输出的函数描述，采样时间可为连续的或离散的，但不含状态向量，因而没有mdlUpdate子函数和mdlDerivative子函数.结构B：在结构A的基础上增加了mdlDerivative子函数，用于连续状态的求解.状态向量的一阶导是状态某、输入u和时间t的函数，通过mdlDerivative子函数完成计算，并将结果返回供求解器积数某分.结构C：在结构A的基础上增加了mdlUpdate子函数，用于离散状态的求解.下一步状态向量的值某k+1依赖于当前的状态某、输入u和时间t，通过mdlUpdate子函数完成计算，并通过求解器传递给其他模块.将这三类简化的CME某S-函数有机组合，即可完成SRM控制系统的最小化建模，实现占用最少资源的高效仿真，由于结构简单，不仅可使CME某S-函数编程灵活，删改方便，更确保了CME某S-函数高速仿真的特性.3SRM数学模型与控制系统的建立SRM控制系统采用双闭环控制方案：转速环由PI调节器构成，电流环由角位置控制器（APC）与电流斩波控制器（CCC）复合构成.根据模块化建模的思想，将控制系统分割为各个功能独立的子模块，主要包括：SRM本体模块、速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块、参数计算模块和电压逆变模块.利用CME某S-函数编程实现各模块的功能，再将这些功能模块有机整合，即可在Matlab/Simulink中搭建SRM控制系统的仿真模型，实现双闭环的控制算法.各功能模块的构建方法与数学模型简述如下.3．1SRM本体模块电机本体模块是控制系统的仿真模型中的关键部分，描述了SRM的本质属性，该模块完成求取SRM三相相电流、电机转速和位置信号的功能，主要由两个子模块组成：相电流生成子模块和转矩计算子模块.对于6/4三相SRM，第k相绕组的电压平衡方程可表示为LdiLdθUk=Rik+(Lk+ikk)k+ikk（1）ikdtdt开关磁阻,论文,DSP,控制第2期纪志成，薛花：基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法3式中：k=a,b,c；Uk为k相绕组电压；R为转子相电阻；Lk为k相绕组电感；ik为k相绕组电流；θ为转子位移角.根据电压平衡方程式（1）建立相电流生成子模块，模块输入量为电机转速ωr、逆变器输出的各相电压Uk（k=a,b,c）和参数计算模块输出的各相绕组电压计算参数Lt,k和Mk，输出量为各相相电流ik.SRM的电磁转矩方程为Te=运动方程为k=a,b,c∑Te,k，Te,k=θ∫ik0Ψk(ik,θ)dik（2）dωr（3）dt式中：Te为电磁转矩；Te,k为k相电磁转矩；Tl为负载转矩；ωr 为电机机械角速度；J为转动惯量.根据SRM电磁转矩方程式（2）建立转矩计算子模块，模块输入为各相电磁转矩Te,k，通过加和模块即可求得电磁转矩信号Te.同时根据运动方程式（3），由电磁转矩Te和负载转矩Tl，通过加乘、积分环节，即可得转速信号ωr，求得的转速信号经过积分可得到转子位置信号θ.TeTl=J3．2速度控制模块速度控制模块采用PI算法，结构简单，单输入：参考转速和实际转速的差值，单输出：参考相电流某，实现该功能的数学表达式可写为幅值i0某i0=kpe(t)+ki∫e(t)dt（4）0t式中：kp为PI控制器中P（比例）的参数，ki为PI控制器中I（积分）的参数，e(t)为参考转速与实际某转速的差值，即e(t)=wr(t)wr(t).3．3电流控制模块电流控制模块的作用是实现电流APC和CCC方式的复合控制，模块输入为参考相电流幅值i0，位移角θ，转速ωr和SRM本体模块输出的三相相电流ia，ib，ic，输出为逆变器控制信号.当转速ωr大于基速ωb 时，采用APC方式，输出恒功率特性，通过调节开通角θon、关断角θoff，改变相电流峰值、有效值，以达到由转矩调节实现转速调节的目的.APC方式下，固定外加电压Ud，可按比例增大导通角θc=θoffθon，以补偿转矩的下降，实现恒功率输出特性.APC方式下的相电流波形如图2（a）所示.当转速ωr小于基速ωb时，采用CCC方式，输出恒转矩特性，通过电流的限幅控制Ud加在导通相绕组上的有效时间，实现了最大磁链和最大电流的限定.CCC方式下，固定θon、θoff，通过斩波控制外加电某压Ud，若电流超出参考相电流i0幅值上限，则功率开关器件关断，迫使电流下降；若超出参考相电流幅值下限，则功率开关器件导通，又使电流开始回升，因此相电流波形近似“理想平顶波”.CCC方式下的相电流波形如图2（b）所示.电流控制模块采用APC与CCC方式的复合控制，可保证在额定运行曲线下方，SRM可运行在任一希望的机械特性上，实现较宽范围的调速特性，使仿真特性更为准确，模型性能更为优越.L(θLLmini(θL(θL某Lmini(θonoffz(a)onoffz(b)（a）APC方式（b）CCC方式图2相电流波形开关磁阻,论文,DSP,控制4浙江万里学院学报2005年4月3．4转角选择模块转角选择模块实现由位移角信号θ进行电机运行状态选择的功能.SRM相电感L(θ)的变化周期正比D于转子极对数，因此6/4三相SRM相电感的变化周期τr=90.一周期内，转子位置信号与相选择信号的对应关系如表1所示，输出的相选择信号直接输入参数计算模块，进行各相电压方程运算参数和转矩的求取.表1转子位置信号与相选择信号对应关系表3．5参数计算模块位置信号0~π/6相选择信号100对应相a相010π/6~π/3b相参数计算模块利用相选择信号、角位移θ和各001π/3~π/2c相相电流ia，ib，ic，求取参与SRM本体模块中电压平衡方程运算的参量Lt,k，Mk与各相转矩Te,k（k=a,b,c）.SRM磁路的非线性、磁通的复杂分布及相间的非线性耦合等因素，使得SRM模型中Lt,k，Mk参数的求取、电磁转矩Te,k的解析计算极为复杂，为以最简洁的近似方法计算出这些参变量，本文采用磁化特性曲线分段线性化的方法，以分饱和段和非饱和段两部分线性特性来近似非线性磁化曲线.基于此准线性模型可推理求得Lt,k，Mk，Te,k的计算公式分别为(Ψadia)0ia≤iLuia≤iΨa0ia≤i，，（5）Lt,a=Ψa==T===Me,aa >0ii>>Lii0iiiaauaaKK2KΨi(d)iiib≤i（6）θθ+≤L()iiiii≤ΨbuΨbb，0b，bb=i2iTe,b==Lt,b=Mb=b=iibθKii>iLuib>ibbKib>iK2KπK(d)Ψicc(θ0+θ)ic≤iicic≤i（7）Ψcicic≤i，ΨcLu+==Ti3=Mc==iLt,c=2ie,cicθKii>iccLuic>iKic>i式中：Lu=Ψminima某为未饱和电感；K=(Ψma某ima某Lu)3．6电压逆变模块β，β为定子极弧；i为磁化曲线开始弯曲处对应的电流值；θ0为电感开始上升变化时对应的位移角.电压逆变模块实现的是逆变器功能，输入为电流控制模块给出逆变控制信号，可根据电机所处的运行阶段输出三相端电压.4SRM控制系统CME某S-函数设计方法Matlab6.5的Simulink环境中，在分析SRM数学模型的基础上，提出了利用CME某S-函数建立SRM图3SRM控制系统仿真建模组成框图SRM双闭环控制系统主要由6个功能模块组成，利用CME某S-函数的三类简化结构，编写程序实现模块功能.其中：①电机本体模块，描述SRM机理特性，具有连续采样时间和连续状态，采用7输入4开关磁阻,论文,DSP,控制第2期纪志成，薛花：基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法5输出的B结构；②速度控制模块，实现PI控制策略，具有离散状态，采样时间1m，采用2输出1输出的C结构；③电流控制模块，实现APC和CCC的复合控制，具有连续采样时间，无状态向量，采用4输入3输出的A结构；④转角选择模块，实现电机运行状态的选择功能，无状态向量，采样时间1m，采用1输入1输出的A结构；⑤参数计算模块，求取电压平衡方程中的运算参量，无状态向量，采样时间0.1m，采用6输出3输出的C结构；⑥电压逆变模块，描述逆变功能，具有连续采样时间，无状态向量，采用3输入3输出的A结构.结构A为CME某S-函数的最简架构，结构B、C是结构A的拓展.模块的输入、输出间为简单的直馈关系，无连续或离散状态向量时，可采用结构A编写CME某S-函数；当需实现一个连续系统时，首先在结构A的基础上，对结构B模板中的mdlInitilizeSize子函数做适当修改，包括对连续状态个数、状态初始值和采样时间的设置等，还需编写mdlDerivative子函数，对于多变量系统，系统结构向量返回的是所有连续状态的导数，最后在mdlOutput子函数中对系统输出方程做一修改；当需实现一个离散系统时，首先在结构A的基础上，对结构C模板中mdlInitilizeSize子函数的离散状态个数、状态初始值和采样时间等设置做适当修改，然后编写mdlUpdate和mdlOutput子函数，分别输入要表示的系统离散状态方程和输出方程.三类简化结构简单实用，有效实现了易编、易改、易理解的编程原则，确保了设计效率与质量.5仿真结果本文基于Matlab/Simulink建立了6/4三相SRM控制系统的仿真模型，并对该模型进行了双闭环控制方式的仿真实验.SRM参数为：电机相电压Ud＝300V，最大相电流I0ma某＝10A，相绕组电阻R＝1.5Ω，定、转子极弧β＝βr＝30°，饱和时的最大磁通Ψma某＝0.8Wb，最小磁通Ψmin＝0.16Wb，磁化曲线转折处对应电流值i＝2A，转动惯量J＝0.002kg·m2，额定转速ne＝500rad/，极对数np＝2.为了验证所设计的SRM控制系统仿真模型的静、动态性能，系统空载起动，进入稳态运行后，在t＝0.3时参考转速由500rad/突变为150rad/，在t＝0.5时突加负载转矩Tl＝8N·m，在t＝0.6时卸载至1N·m，同时参考转速由150rad/突变为700rad/，稳态t＝0.8时再突增负载转矩至3N·m，可得系统转速、转矩、a相电流、a相电压波形如图4～7所示.由仿真波形分析可得：在ne＝500rad/额定转速下，系统响应快速且平稳，相电流和相波形较为理想，参考电流的限幅作用十分有效；空载稳速运行时，参考转速由500rad/突降至150rad/，电机工作在CCC方式下，再突增为700rad/后，电机工作在APC方式下，突变过程中电机实际转速始终能迅速跟踪给定，超调小，无静差，说明系统反应快速，具有较高的控制精度；在t＝0.5，0.6，0.8时突变负载转矩，电机转速有小跳变，但能够快速回复至平稳运行状态，说明系统运行特性对参数扰动有较强的鲁棒性.仿真结果证明了这种新型的基于CME某S-函数SRM仿真建模方法的有效性.)/dar(wW/（rad·-1）t()图t/开关磁阻,论文,DSP,控制6浙江万里学院学报2005年4月Ua/V)V(aUia/A)A(ait/t()t()t/图6a相电流波形图7a相电压波形5结论本文在分析SRM数学模型的基础上，提出了一种基于CME某S-函数仿真建模的新方法.将该方法应用于Simulink环境下SRM控制系统模型的设计，采用经典的速度、电流双闭环控制方法对该建模方法进行了测试，仿真实验结果表明：波形符合理论分析，系统能平稳运行，具有较好的静、动态特性.采用简单明了的三类CME某S-函数简化结构，使得实现、验证控制算法十分便捷，改换或改进控制策略十分简易，只需对部分编程语句进行修改即可实现功能模块的更新或替换.特别的是，与m文件S函数建模和框图建模相比，结合了C语言优势的S-函数仿真速度最快，而且可实现对操作系统和硬件访问的特点，使得该方法为设计和调试实际SRM控制系统提供了有效的手段和工具.。
基于M A TLAB的开关磁阻电动机非线性动态模型仿真浙江大学 陈新 郑洪涛 蒋静坪 摘要:文章基于开关磁阻电动机磁化特性提出了一种新型SRM非线性动态模型。
根据这种SRM非线性动态模型,在M atlab Si m ulink环境下对SRM、功率变换器及其控制系统进行了建模和仿真,仿真结果如实地反映了SRM的实际工作状况。
关键词:开关磁阻电动机(SRM) 仿真 M atlab Si m ulinkNon-l i near D ynam ic M odel i ng of SR M Ba sed on M a tlabChen X in Zheng Hongtao J iang J ingp ingAbstract:T h is paper p resents a si m p le developed nonlinear dynam ic model fo r a s w itched reluctance mo to r based on its m agnetic characteristics.A cco rding to the SRM nonlinear dynam ic model,the comp lete model SRM drive system w h ich includes the mo to r,the converter and the associated contro l system has been developed in the M atlab Si m ulink environm ent.T he si m ulati on results really repo rt wo rk of SRM.Keywords:s w itched reluctance mo to r(SRM) si m ulati on M atlab Si m ulink1 引言开关磁阻电动机调速系统(SRD)融开关磁阻电动机与现代电力电子技术、控制技术为一体,兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的优点。
磁阻电动机机械特性曲线Matlab仿真1. 简介磁阻电动机（Resistance motor）是一种将电能转化为机械能的装置，其主要依靠电磁感应原理来完成能量转换。
本文档将介绍如何使用Matlab对磁阻电动机的机械特性曲线进行仿真分析。
2. 理论基础磁阻电动机的机械特性曲线是指电动机转速与负载转矩之间的关系曲线。
其主要受以下因素影响：- 电动机的电磁参数，如电枢电阻、电枢电感、磁极磁阻等；- 电动机的机械参数，如转子质量、转子摩擦系数等；- 电动机的运行条件，如电源电压、电流等。
3. Matlab仿真模型为了实现磁阻电动机机械特性曲线的Matlab仿真，我们需要构建一个磁阻电动机的数学模型，并利用Matlab进行仿真分析。
具体的仿真步骤如下：3.1 建立数学模型首先，我们需要根据磁阻电动机的电磁参数和机械参数，建立磁阻电动机的数学模型。
其主要包含以下部分：- 电磁转矩方程；- 电动机运动方程；- 电动机的热平衡方程等。
3.2 搭建仿真模型在Matlab中，我们可以利用Simulink工具箱来搭建磁阻电动机的仿真模型。
具体步骤如下：1. 打开Simulink，创建一个新的模型文件；2. 添加所需的模块，如电源模块、电动机模块、负载模块等；3. 连接各模块，并设置相应的参数；4. 设置仿真参数，如仿真时间、步长等；5. 运行仿真，并保存仿真结果。
3.3 分析仿真结果通过Matlab仿真，我们可以得到磁阻电动机的机械特性曲线。
对其进行分析，我们可以得到以下信息：- 电动机的起动特性；- 电动机的运行特性；- 电动机的负载特性等。
4. 结论通过Matlab对磁阻电动机机械特性曲线的仿真分析，我们可以更加深入地了解磁阻电动机的性能特点，为磁阻电动机的运行优化和故障诊断提供理论依据。
基于MATLAB／Si mulink的开关磁阻电机控制策略仿真孟耀辉;高岩【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2014(36)2【摘要】根据开关磁阻电机的自身特性，制定了外环速度模糊PI、内环电流PI、变角度控制的双闭环控制策略。
策略的每一个控制环节都是根据开关磁阻电机的特性而选取的：PI控制能够提高开关磁阻电机控制系统的稳定性；能够提高开关磁阻电机控制系统的精确性；变角度能够提高开关磁阻电机控制系统的响应速度。
在MATLAB/Simulink的环境下，通过开关磁阻电机控制系统能够很好地实现对开关磁阻电机的控制。
%According to the characteristics of switch reluctance motors,the author formulates the double closed loop control strategy based on fuzzy PI of the outer ring speed,current PI of the inner ring and control through variable angle.Each control link of the control strategy is chosen according to the characteristics of switch reluctance motors.PI control can improve the stability of the switch reluctance motor control system.Fuzzy control can improve the accuracy,and variable angle can improve its response speed.In the MATLAB/Simulink environment,this control strategy can realize a good control over the switch reluctance motors through this control system.【总页数】5页(P4-7,22)【作者】孟耀辉;高岩【作者单位】济南大学信息科学与工程学院，山东济南250022;哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150046【正文语种】中文【中图分类】TM352【相关文献】1.基于Matlab/Simulink的开关磁阻电机调速系统的仿真研究 [J], 闰广涛;段承先;马春燕2.基于Matlab/Simulink和Ansoft/Rmxprt的开关磁阻电机系统控制仿真研究[J], 赵影;刘娅如3.基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机起动性能的数字仿真 [J], 刘强;全力;苏宝平;张磊;仲文才4.基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机的动态仿真模型 [J], 陈东锁;熊光煜5.基于AMESim-MATLAB联合仿真的液压盾构刀盘控制策略与特性研究 [J], 郝用兴; 刘倩; 郭文娟; 刘玉洋; 郑淑娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
%%%%-开关磁阻电机设计实例%%%%-Time:2013.08.20%%%%-By Sun Peng(悟空)%%%------------------------------------------------------%%%-给定参数要求：%% 功率：PN=11kw 电源电压：UN=380V(线电压) 额定转速：n=1500r/min 额定效率： ita=0.88%% 调速范围：200~2000r/min 其中200~1500r/min为恒转矩特性1500~2000r/min为恒功率特性%% 运行方式：连续运行绝缘等级：E 电机转子承受的扭矩不得小于3500N.m %%%------------------------------------------------------%%%-相数、极数、绕组端电压:采用4相8/6极结构，功率变换器主电路选用每相一个主开关管的裂相式电路clc;clear;global Nq Nr Ns Nph Da Ds g gi lFe laglobal miu0 sigmaglobal w v u y h q p m nglobal l_deltaglobal alph theta beltaglobal w v u h b f m miu0 gamma gh hms delta sigmaglobal t1 t2 t3 m1 m2 n1 b1 b2 S5 S6 S6p n_theta1global p1 p2_1pie p2_2pie p2_3pie p2 p3 p4 p5 p6 p7 sum_pglobal lF gF L_2D L1global bps bpr hcs hcrglobal Sg Sts Str Scs Scr hmr lts ltr lg lcs lcrglobal Bts Btr Bg Bcs Bcr Bpsglobal Hts Htr Hg Hcs Hcrglobal fai_2 Fai sum_F i_sglobal theta_1global L1 Lao Lu U Rpglobal W_pie Tem Tem_pieglobal fai_1m fai_s fai_m km omigaglobal I Im_star Im i_m i_sglobal a0 a1global Sw ks ki J_pie Sa_pie Sa Scu J Iglobal UN PN nN ita A_pie B_delta_pie Pem Tem Tem_pieglobal theta_on theta_off theta_c theta_u theta_hr theta_0 theta_n1 theta_2theta_3 theta_4 theta_a beta_s beta_r beta_sf beta_rfglobal lambda Da_ratio_Dsglobal Di dsglobal tal_r B_delta I i_m Im_star Sw Sa Scu ks J lav l Rp Gcu VsFe VrFe GFe A Pcu Kglobal alph tal_r_degree tal_s_degreeglobal w v u y h q p m n miu0global P1 P2 P3 P4 P5 sum_P gF sigma lFglobal Lu L2Dglobal Lu ik Pasi_u Pasi_1 Pasi_aglobal fai_ms fai_m i_ms i_m a iso Pasi_soglobal Nph Ns Ds Da bps lFe g giglobal hmr hms hms_pie hcs hcrglobal Bts1 Bts2 Bts3 Bts4 Btr1 Btr2 Btr3 Btr4 Bg Bcs1 Bcs2 Bcr1 Bcr2 B_min B_max B_amin B_amaxglobal Sts1 Sts2 Sts3 Sts4 Str1 Str2 Str3 Str4 Scs1 Scs2 Scr1 Scr2 Scs Scr Sgglobal Hts1 Hts2 Hts3 Hts4 Htr1 Htr2 Htr3 Htr4 Hcs1 Hcs2 Hcr1 Hcr2 Hgglobal lts1 lts2 lts3 lts4 ltr1 ltr2 ltr3 ltr4 lcs1 lcs2 lcr1 lcr2 lgglobal Fai_am fai_0 fai_2am fai_am i_am Sum_F sum_Fam i_shr fai_shr miu0 Lao_hr gi_pie delta_beta kd km sigma_mglobal Ac Bc Cc ka Pasi_1u theta_1u theta_x Pasi_thetax Pasi_a_mtrix Pasia pasia Pasihr pasihr Pasi_hr_mtrix Pasi_u_mtrix Pasi_1_mtrix Matrixglobal Pasi_ahr theta_ahr Ac_pie Bc_pie Cc_pie Torque current Lao_hr Pasi1k1 Pasihrk1 ik1 ik2 ik3global k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 LengthN stephNq=4; %1.相数Ns=8; %2.定子极数Nr=6; %3.转子极数UN=380;%额定电压Ud=3*sqrt(2)*UN/pi; %三相全波整流后直流电压U=1.1*(Ud/2); %4.绕组端电压（1.1系数为考虑电容滤波器存在导致的电压升高系数）%%%-主要尺寸选择PN=7.5; %额定功率KwnN=1500; %额定转速1500r/minita=0.88; %额定效率Pem=PN*(1+ita)/(2*ita); %5.电磁功率Kwlambda=1.2; %6.细长比（参照中小型交流电机经验数据，取0.5~3.0，对于SRM，典型取值1）A_pie=28000; %7.电磁负荷出选A_pie=28000A/m(15000~50000A/m);B_delta_pie=0.40T(0.29~0.55)B_delta_pie=0.4;ki=0.5;km=0.8;Da=(((6.1/(B_delta_pie*A_pie))*(ki/km)*(Pem*(10^3)/nN)*(1/(1.05*lambda)))^(1/ 3))*(10^3); %8.转子外径 /mm/Da=Keep_decimal(Da,0);%la=lambda*Da; %9.贴心叠长la=Round_off_la(la);%%%-圆整铁心叠长l_delta=1.05*la;Da_ratio_Ds=Ratio_Da_Ds(Nq,Ns,Nr); %确定定转子外径比Ds=Da/Da_ratio_Ds; %10.定子外径Ds=Standardizing_Ds(Ds); %将定子外径规格化到已有机座New_Da_ratio_Ds=Da/Ds;%%%-其他结构尺寸及绕组匝数g=0.4; %11.气隙% beta_s=21; %12.定转子极弧，查表取经典值% beta_r=23;beta_s=Pore_arc_s(Nq,Ns,Nr);beta_r=Pore_arc_r(Nq,Ns,Nr);beta_sf=beta_s*pi/180; %定子极弧beta_rf=beta_r*pi/180; %转子极弧bps=(Da+2*g)*sin(beta_sf/2); %13.定转子极宽bps=Keep_decimal(bps,2); %保留两位小数bpr=Da*sin(beta_rf/2);bpr=Keep_decimal(bpr,2); %保留两位小数gi=bps/2; %14.第二气隙hcs=1.3*(bps/2); %15.定转子轭高hcs=Keep_decimal(hcs,2); %保留两位小数hcs_arter_roundoff=Round_off_h(hcs); %进行圆整hcr=1.4*(bpr/2);hcr=Keep_decimal(hcr,2); %保留两位小数hcr_after_roundoff=Round_off_h(hcr); %进行圆整Di=Da-2*(gi-g)-2*hcr; %16.轴径Di=Keep_decimal(Di,1); %保留一位小数ds=(Ds-Da-2*g-2*hcs)/2; %17.定子槽深ds=Keep_decimal(ds,2); %保留两位小数ds_after_roundoff=Round_off_h(ds); %进行圆整% [Di_after gi_after]=Adapt_Di_gi(Di,Da,hcr,gi,g); %18.电机尺寸需根据工程设计特点进行圆整，取平行转子极结构[Di gi]=Adapt_Di_gi(Di,Da,hcr,gi,g);kFe=0.93;lFe=kFe*la; %19.有效铁心长度lFe=Round_off_l(lFe); %进行圆整tal_r=(pi*Da)/Nr; %20.转子极距tal_r=Keep_decimal(tal_r,2); %保留两位小数tal_r_degree=2*pi/Nr;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%-以上程序段已经检查无误-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%-控制参数theta_u=0;theta_on=0; %21.开通角theta_off=theta_u+((2*pi/Nr)-beta_rf)/2; %关断角theta_a=pi/Nr;theta_2=theta_a-abs(beta_rf-beta_sf)/2;theta_1=theta_a-(beta_sf+beta_rf)/2;% theta_0=-theta_1;% theta_0=theta_1-fai_s*theta_a/(12*fai_ms);% theta_0=theta_1-fai_s*theta_a/(12*fai_ms);theta_n1=(-1)*theta_1;theta_3=theta_a+(theta_a-theta_2);theta_4=tal_r_degree-theta_1;% theta_0=-10*pi/180;% theta_1=10*pi/180;theta_hr=theta_off;theta_c=theta_off-theta_on; %导通角%%%-每相绕组串联匝数Bps=1.6;B_delta=0.805*(bps/tal_r)*Bps; %重新校核Nph=(3.04*Nr*U*theta_c)/(nN*B_delta*(Da/(10^3))*(l_delta/(10^3))); %22.每相绕组串联匝数Nph1=(3.04*Nr*U*theta_c)/(nN*B_delta*(Da/(10^3))*(l_delta/(10^3))); Adapt_B_delta();%%%-对齐位置和不对齐位置磁化曲线计算%%-theta_u不对齐位置电感Lu计算% global Nr Ns Nph Da Ds bps g gi lFe la hcs beta_sf beta_rf alph tal_r_degree tal_s_degree% global w v u y h q p m n pi% % % tal_r_degree=2*pi/Nr; %转子极距角% % % tal_s_degree=2*pi/Ns; %定子极距角% % % % beta_sf=beta_s*pi/180; %定子极弧% % % % beta_rf=beta_r*pi/180; %转子极弧% % % % p=(Da/2+g)*sin(beta_sf/2);% % % % w=(Da/2+g)*tan(tal_s_degree/2)-p;% % % w=(Da/2+g)*tan(pi/Ns)-(bps/2); %%已阅% % % v=(Ds/2-hcs-(Da/2+g)/cos(pi/Ns))/cos(pi/Ns); %已阅% % % alph=(pi/2)-(beta_sf/2); %已阅% % % u=w/tan(alph); %已阅% % % % h1=sqrt((Ds/2-hcs)*(Ds/2-hcs)-p^2);% % % % h2=sqrt((Ds/2-hcs)*(Ds/2-hcs)-(p+w)^2);% % % % u=h2-h1;% % % % alph=atan(w/u);% % % % v=h1-(Da/2+g);% % % % y=(Da/2)+g-(Da/2)*cos(tal_r_degree-beta_rf)/2;% % % y=(Da/2)+g-(Da/2)*cos((tal_r_degree-beta_rf)/2); %已阅% % % % h=Da/2*sin((tal_r_degree-beta_rf)/2)-p;% % % h=(Da/2)*sin((tal_r_degree-beta_rf)/2)-(bps/2); %已阅% % % q=v/2; %已阅% % % p=bps/2;% % % m=u+q; %已阅% % % n=y+q; %已阅% % % P1=alph*(m^2)/(4*(w^2)*((2*v+u)^2));% % % P2=(2/pi)*( log(n/h)+2*(n-h)*y/(w*v)-( (n^2-h^2)/(4*((w*v)^2)) )*(pi*w*v-2*(y^2))-(n^3-h^3)*y*pi/(6*((w*v)^2))+(n^4-h^4)*(pi^2)/(64*((w*v)^2)) );% % % P3=(2/tal_r_degree)*log((2*tan(tal_r_degree-beta_rf)+pi-(tal_r_degree-beta_rf))/(2*tan(tal_r_degree-beta_rf)+pi-2*(tal_r_degree-beta_rf)-beta_rf));% % % P4=(2/(pi-tal_r_degree))*log(2*gi/(h*(pi-tal_r_degree)));% % % P5=(p+h)/gi-(2/(pi-tal_r_degree));% % % sum_P=P1+P2+P3+P4+P5;% % % gF=(1/5)*(pi*n/2-pi*h/2+((pi/2-(tal_r_degree-beta_rf)/2))*h+g+gi);% % % sigma=(2/pi)*( atan(2*n/gF)-( gF/(4*n) )*log( 1+( (2*n)/gF )^2) );% % % lF=la+2*n*(1-sigma);% % % miu0=0.4*pi*(10^(-6)); % H/m% % % L2D=(Nph^2)*miu0*lFe*(10^(-3))*sum_P; %此处乘以10^(-3)将铁心lFe：mm->m% % % Lu=L2D*(2*(lF/la)-1); %23.theta_u不对齐位置电感Theta_u_Lu(); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%-theta_1位置磁化曲线% % % h=(Da/2)*sin(tal_r_degree-beta_rf-(beta_sf/2))-(Da/2+g)*sin(beta_sf/2); % % % b=(Da/2+g)*cos(beta_sf/2)-(Da/2)*cos(tal_r_degree-beta_rf-beta_sf/2); % % % % b=(Da/2-g)*cos(beta_sf/2)-(Da/2)*cos(tal_r_degree-beta_rf-beta_sf/2);% % % f=sqrt(h^2+b^2);% % % theta=atan(h/(gi+g-b));% % % % beta1=pi/2-beta_sf/2;% % % beta1=(pi/2)-(beta_sf/2)-(beta_rf/2); %平行转子齿% % % % beta2=pi/2-(tal_r_degree-beta_rf-beta_sf/2);% % % beta2=(pi/2)-(tal_r_degree-beta_rf-(beta_sf/2))-(beta_rf/2);% % % gamma=theta-(tal_r_degree-beta_rf-beta_sf/2)-beta_rf/2;% % % if f>=gi% % % gh=(Da/2)*(cos(beta_sf/6)-cos(beta_sf/2))+g;% % % else% % % gh=(Da/2+g)*(cos(beta_sf/2-beta_sf/7)-cos(beta_sf/2))+g;% % % end% % % % w=(Da/2+g)*tan(pi/Ns)-bps/2;% % % % alph=pi/2-(asin((w+bps/2)/(Ds/2-hcs))+asin((bps/2)/(Ds/2-hcs)))/2; % % % % v=sqrt((Ds/2-hcs)^2-((Da/2+g)^2)*(tan(pi/Ns)^2))-(Da/2+g);% % % hms=(Ds/2)-hcs-(Da/2+g);% % % t1=(gi-gh)/beta1;% % % t2=(h/sin(theta))-gi+g;% % % t3=(gi-f)/beta2;% % % m1=u+(v/2);% % % m2=u+(2/3)*v;% % % n1=hms-m1;% % % % delta=pi/2+beta_sf/2-acos(n1/Da);% % % delta=(pi/2)-acos(n1/Da)+(beta_sf/2)*alph;% % % p1=alph*(m^2)/(4*(w^2)*((2*v+u)^2));% % % p2_1pie=(1/(pi/2+delta))*log((gh+(pi/2+delta)*n1)/gh);% % % p2_2pie=(pi/(2*w*v))*((n1^2)/(2*(pi/2+delta))-gh*n1/((pi/2+delta)^2)+(gh^2)/((pi/2+delta)^3)*log((gh+(pi/2+delta)*n1)/gh)); % % % p2_3pie=((pi^2)/(16*(w^2)*(v^2)))*( n1^4/(4*(pi/2+delta))-(gh/(pi/2+delta))*(n1^3/(3*(pi/2+delta))-gh*(n1^2)/(2*((pi/2+delta)^2))+n1*(gh^2)/(pi/2+delta)^3-(gh^2/(pi/2+delta)^4)*log(((pi/2+delta)*n1+gh)/gh)));% % % p2=p2_1pie-p2_2pie+p2_3pie;% % % p3=(1/beta1)*log((beta1*t1+gh)/gh);% % % if f>=gi% % % b1=sqrt((gi+t2)^2-gi^2);% % % S5=(w*v-t2*b1/4)/(w*v);% % % b2=sqrt((gi+hms-m2)^2-(gi^2));% % % S6=(w*v-v*b2/12-t2*b1/4)/(w*v);% % % p4=(bps-t1)/gi;% % % p5=(S5^2)/(theta-gamma)*log(theta*(gi+t2)/(theta*gi+gamma*t2));% % % % p6=(S6^2)/theta*log(theta*(gi+hms-m2)/(theta*(gi+t2)));% % % p6=(S6^2)*(1/theta)*log((gi+hms-m2)/(gi+t2));% % %gF=(1/8)*(((pi/2)*n1+gh+delta*n1)+gh+(gh+beta1*t1)+2*gi+(gi*theta+gamma*t 2)+(gi+t2)*theta+(gi+hms-m2)*theta);% % % else% % % S6p=1-v/(36*w*tan(pi/Ns));% % % p4=(bps-t1-t3)/gi;% % % p5=(1/beta2)*log((f+beta2*t3)/f);% % % p6=(2/pi)*(S6p^2)*log((f+(pi/2)*(hms-m2))/f);% % %gF=(1/8)*(((pi/2)*n1+gh+delta*n1)+gh+(gh+beta1*t1)+2*gi+(f+beta2*t3)+f+(f+ (pi/2)*(hms-m2)));% % % end% % % p7=alph*(m2^4)/(4*(w^2)*((2*v+u)^2));% % % sum_p=p1+p2+p3+p4+p5+p6+p7;% % % n_theta1=n1+gh;% % % % xi=(pi/2)*(atan(2*n/gF)-(gF/(4*n))*log(1+((2*n/gF)^2)));% % % lF=la+2*n_theta1*(1-sigma);% % % L_2D=2*miu0*(lFe*(10^(-3)))*((Nph/2)^2)*sum_p;% % % L1=L_2D*(2*lF/la-1);Theta_1_L1()%%-Theta_a对齐位置时的磁化曲线% % % Sg=(bps+2*g)*lFe; %气隙截面积 /mm^2% % % Sts=bps*lFe; %定子极截面积/mm^2% % % Str=bpr*lFe; %转子极截面积/mm^2% % % Scs=hcs*lFe; %定子轭截面积/mm^2% % % Scr=hcr*lFe; %转子轭截面积/mm^2% % % hmr=gi; %第二气隙% % % lts=2*(Ds/2-hcs-Da/2-g);% % % ltr=2*hmr;% % % lg=2*g;% % % lcs=(Ds-hcs)*pi/2;% % % lcr=(Da/2-hmr-hcr/2)*pi;% % % Bts=1.3000; %/T% % % % for kk=0:1% % % fai_2=Bts*(Sts/2)*(10^(-6)); %Wb% % % Btr=fai_2/(Str*0.000001/2);% % % Bg=fai_2/(Sg*0.000001);% % % Bcs=fai_2/(Scs*0.000001);% % % Bcr=fai_2/(Scr*0.000001);% % % % end% % % % syms NB% % % % for k=1:NB% % % %% % % % end% % % % B=Bts;% % % Hts=Magcurv_Lagranges_DR510_50(Bts);% % % Hts=Hts*100; %单位转化为A/m% % % Htr=Magcurv_Lagranges_DR510_50(Btr);% % % Htr=Htr*100; %/A/m% % % Hg=Bg/(miu0*(10^4));% % % Hcs=Magcurv_Lagranges_DR510_50(Bcs);% % % Hcs=Hcs*100;% % % Hcr=Magcurv_Lagranges_DR510_50(Bcr);% % % Hcr=Hcr*100;% % % sum_F=(Hts*lts+Htr*ltr+Hg*lg+Hcs*lcs+Hcr*lcr)*(10^(-3));% % % % Fai=2*fai_2/(10^4);% % % Fai=2*fai_2;% % % % if Bts==1.3000% % % i_s=sum_F/Nph;% % % fai_s=Fai*Nph;% end% Bts=2.0500;% if Bts==2.0500% i_m=sum_F/Nph;% fai_m=Fai*Nph;% endTheta_a_is_fais();% fai_1m=(U/omiga)*(theta_1-theta_on);% I_m=fai_1m/L1; %实际电流峰值% Im_star=km*I_m;% fai_m=fai_1m+((U-Im*Rp)/omiga)*(theta_off-theta_1);% % psi_um=% Lao=fai_s/i_s;% % Im_star=5;% i_m=Im_star;% a1=((1/fai_m)-(1/fai_s))/((1/i_m)-(1/i_s));% a0=(1/fai_s)-(a1/i_s);% W_pie=(Lao*(i_s^2)-Lu*(Im_star^2))/2+(a0*(Im_star-i_s)-a1*log((a1+a0*Im_star)/(a1+a0*i_s)))/(a0^2);% Tem_pie=(Ns*Nr/(4*pi))*W_pie;% while Tem_pie<=Tem% i_m=Im_star;% a1=((1/fai_m)-(1/fai_s))/((1/i_m)-(1/i_s));% a0=(1/fai_s)-(a1/i_s);% Im_star=Im_star+0.5;% W_pie=(Lao*(i_s^2)-Lu*(Im_star^2))/2+(a0*(Im_star-i_s)-a1*log((a1+a0*Im_star)/(a1+a0*i_s)))/(a0^2);% end%24.theta_a对齐位置磁化曲线%%%-电流及转矩计算omiga=2*pi*nN/60; %转动角频率Tem=Pem*(10^3)/omiga; %25.额定电磁转矩 N.m% Im_star=28; %26.额定电磁转矩Tem所需的理想方波电流Im_star % I=Im_star/sqrt(2); %27.绕组电流有效值% im=I/ki; %28.实际电流峰值%%%-绕组平均匝长lavbw=(Da+2*g)*sin(pi/Ns)-(bps/2);bw=Keep_decimal(bw,1); %保留一位小数a=bps+bw;a=Keep_decimal(a,1); %保留一位小数R=5; %绕组圆角半径R=5mmb=la+2*R+bw;b=Keep_decimal(b,1); %保留一位小数r=R+(bw/2);r=Keep_decimal(r,1); %保留一位小数lav=2*la+2*(bps-2*R)+2*pi*r; %32.绕组平均匝长/mmlav=Keep_decimal(lav,1); %保留一位小数l=Nph*(lav*(10^(-3))); %33.每相绕组导线总长/mm% l=Nph*lav; %/mSa=3.94; %查表取导线截面积rou=0.0217; %电阻率Rp=rou*(l*(10^(-3)))/Sa; %每相绕组电阻,乘以10^(-3)/omgh%% % %% % % %%%利用theta1位置处的磁化电流曲线，确定实际电流峰值Im % % % fai_1m=(U/omiga)*(theta_1-theta_on);% % % Im=fai_1m/L1; %实际电流峰值% % % % Im=39.6% % % Im_star=km*Im; %理想方波电流% % % % Im_star=sqrt(2)*ki*Im;% % % % Im_star=28;% % % % Im=Im_star/km;% % % I=Im_star/sqrt(2);%绕组电流有效值% % % % I=Im*ki;% % % Im_star=sqrt(2)*I;% % % fai_m=fai_1m+((U-Im*Rp)/omiga)*(theta_off-theta_1);% % % % psi_um=% % % Lao=fai_s/i_s;% % % % Im_star=5;% % % i_m=Im;% % % % Im0=Im;% % % a1=((1/fai_m)-(1/fai_s))/((1/i_m)-(1/i_s));% % % a0=(1/fai_s)-(a1/i_s);% % % W_pie=(Lao*(i_s^2)-Lu*(Im_star^2))/2+(a0*(Im_star-i_s)-a1*log((a1+a0*Im_star)/(a1+a0*i_s)))/(a0^2);% % % Tem_pie=(Ns*Nr/(4*pi))*W_pie;% % % %% % %% % % % Sw=(1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2-hcs)^2-(Da/2+g)^2)-(1/2)*bps*ds; %29.定子极间窗口面积% % % % Sw=Keep_decimal(Sw,1);% % % % J_pie=5; %预取电流密度J_pie=5A/mm^2% % % % Sa_pie=I/J_pie; %30.导线规格，导线截面积% % % % Sa_pie1=Keep_decimal(Sa_pie,2);% % % % Sa=Standardizing_Sa(Sa_pie); %查表取导线截面积% % % % Sa=Keep_decimal(Sa,2);% % % % % Sa=3.94;% % % % Scu=(1/2)*Nph*Sa; %每槽导体净截面积% % % % Scu=Keep_decimal(Scu,2);% % % % ks=Scu/Sw; %槽满率% % % % J=I/Sa; %31.电流密度% % % % ks1=Scu/Sw; %槽满率% % % % J1=I/Sa; %31.电流密度% % % % J_pie=5; %预取电流密度J_pie=5A/mm^2% % %% % % % while J>5.5% % %% % % while Tem_pie<=Tem% % % % fai_1m=(U/omiga)*(theta_1-theta_on);% % % % Im=fai_1m/L1;% % % Im=Im+1; %实际电流峰值% % % % I=Im*ki;% % % % Im_star=sqrt(2)*I;% % % Im_star=km*Im; %理想方波电流% % % % % Im_star=Im_star+1;% % % I=Im_star/sqrt(2); %绕组电流有效值% % % % fai_m=fai_1m+((U-Im*Rp)/omiga)*(theta_off-theta_1);% % % i_m=Im; %实际电路峰值% % % a1=((1/fai_m)-(1/fai_s))/((1/i_m)-(1/i_s));% % % a0=(1/fai_s)-(a1/i_s);% % % W_pie=(Lao*(i_s^2)-Lu*(Im_star^2))/2+(a0*(Im_star-i_s)-a1*log((a1+a0*Im_star)/(a1+a0*i_s)))/(a0^2);% % % Tem_pie=(Ns*Nr/(4*pi))*W_pie;% % % endCurrent_confirm_im_W_pie();Adapt_im_W_pie();Sps=(bps*lFe)*(10^(-6));Bps=fai_m/(Nph*Sps);B_delta=0.805*(bps/tal_r)*Bps; %重新校核% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5 %%%-绕组设计Sw=(1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2-hcs)^2-(Da/2+g)^2)-(1/2)*bps*ds; %29.定子极间窗口面积Sw=Keep_decimal(Sw,1);J_pie=5; %预取电流密度J_pie=5A/mm^2Sa_pie=I/J_pie; %30.导线规格，导线截面积Sa_pie1=Keep_decimal(Sa_pie,2);Sa=Standardizing_Sa(Sa_pie); %查表取导线截面积Sa=Keep_decimal(Sa,2);% Sa=3.94;Scu=(1/2)*Nph*Sa; %每槽导体净截面积Scu=Keep_decimal(Scu,2);ks=Scu/Sw; %槽满率J=I/Sa; %31.电流密度ks1=Scu/Sw; %槽满率J1=I/Sa; %31.电流密度%% % % while ks>0.5% % % J_pie=J_pie+0.01;% % % Sa_pie=I/J_pie; %30.导线规格，导线截面积% % % Sa_pie=Keep_decimal(Sa_pie,2);% % % Sa=Standardizing_Sa(Sa_pie); %查表取导线截面积% % % Sa=Keep_decimal(Sa,2);% % % % Sa=3.94;% % % Scu=(1/2)*Nph*Sa; %每槽导体净截面积% % % Scu=Keep_decimal(Scu,2);% % % ks=Scu/Sw; %槽满率% % % J=I/Sa; %31.电流密度% % % % while J>5.5% % % % J_pie=J_pie-0.01;% % % % Sa_pie=I/J_pie; %30.导线规格，导线截面积% % % % Sa_pie=Keep_decimal(Sa_pie,2);% % % % Sa=Standardizing_Sa(Sa_pie); %查表取导线截面积% % % % Sa=Keep_decimal(Sa,2);% % % % % Sa=3.94;% % % % Scu=(1/2)*Nph*Sa; %每槽导体净截面积% % % % Scu=Keep_decimal(Scu,2);% % % % ks=Scu/Sw; %槽满率% % % % J=I/Sa; %31.电流密度% % % % end% % % end% % % while J>5.5% % % J_pie=J_pie-0.01;% % % Sa_pie=I/J_pie; %30.导线规格，导线截面积% % % Sa_pie=Keep_decimal(Sa_pie,2);% % % Sa=Standardizing_Sa(Sa_pie); %查表取导线截面积% % % Sa=Keep_decimal(Sa,2);% % % % Sa=3.94;% % % Scu=(1/2)*Nph*Sa; %每槽导体净截面积% % % Scu=Keep_decimal(Scu,2);% % % ks=Scu/Sw; %槽满率% % % J=I/Sa; %31.电流密度% % % end% % % % endAdapt_ks_J();%%%-参数计算Cu_density=8.9*10^(-6); %铜密度Gcu=Nq*Sa*(l*1000)*Cu_density; %35.铜重kgVsFe=((1/2)*(pi/Ns)*((Ds/2)^2-(Ds/2-hcs)^2)+(bps*ds/2))*(2*Ns*lFe); %36.定子铁心体积/mm^3VrFe=((1/2)*(pi/Nr)*((Di/2+hcr)^2-(Di/2)^2)+bpr*(gi-g)/2)*(2*Nr*lFe); %37.转子铁心体积/mm^3Fe_density=7.8*10^(-6); %铁密度GFe=(VsFe+VrFe)*Fe_density; %38.铁心重Dsi=Da+2*g;A=Nq*Nph*I/(pi*(Dsi*10^(-3))); %39.电负荷A=15000~50000A/mPcu=Nq*(I^2)*Rp; %40.铜耗TN=PN*1000/omiga; %额定转矩N.mK=(TN/((Da*0.001)^2*(la*0.001)))*0.001; %41.电机利用系数kN.m/m^3% DATA_input();%DATA_output(Nq,Ns,Nr,UN,PN,nN,ita,lambda,A_pie,B_delta_pie,g,theta_on,theta_off, theta_c,theta_u,theta_hr);% SRM_simulation();% Theta_hr_ish_faish();DATA_output();% end% SRM_simulation();。
本科毕业（设计）论文摘要开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor，简称SRM)调速系统(Switched Reluctance Motor Drive，简称SRD)是一种新型的调速系统。
因其结构简单，鲁棒性好，启动转矩大及调速范围宽等特点，日益受到国内外学者的关注.本文着重描述了开关磁阻电动机的非线性数学模型，并通过MATLAB仿真对调速系统进行了仿真，结果表明数学模型与仿真结果基本吻合。
关键词：开关磁阻电动机；调速系统；数学模型；MATLAB仿真开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真ABSTRACTSwitched Reluctance Motor Drive is a new adjustable-speed motor system.Its structure is simple,SRD has robust very well.Its starting torque and a wide range of characteristics of speed, increasing the concern of scholars at home and abroad. This article focuses on the SRM nonlinear mathematical model, and the speed regulation system was studied through MATLAB,The results show that mathematical models and simulation basically consistent with the results.Key words: switched reluctance motor drive；Speed Control Systemmathematic model；MATLAB simulation本科毕业（设计）论文目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I1.1开关磁阻电机调速系统的历史及发展现状 (1)1.2开关磁阻电机调速系统概述 (2)1.2.1开关磁阻电机的基本结构和原理 (2)1.2.2 SRD系统的组成 (5)1.2.3 SRD系统的特点和优点 (6)1.3开关磁阻电机调速系统的研究和发展方向 (7)1.4本设计要做的工作 (8)第二章 SR电机数学模型的建立 (9)2.1 SR电机的模型 (9)2.1.1建立模型常用的方法 (9)2.1.2 SR电机的方程 (10)2.2 SR电机系统的线性分析 (12)2.2.1电感与转子位置角的关系分析 (12)2.2.2基于线性模型的绕组电流分析 (14)2.3电磁转矩的分析 (18)2.4转速的控制 (18)2.5基于非线性电感特性的SR电机的数学模型 (19)2.5.1绕组非线性电感特性研究 (19)2.5.2 SR电机的非线性数学模型 (20)第三章 SRD系统的控制策略 (24)3.1开关磁阻电机主要的几种控制方式 (24)3.1.1角度位置控制 (24)3.1.2电流斩波控制 (25)3.1.3电压PWM控制 (26)3.2本系统控制方式的确定 (27)3.3 SR电动机起动过程分析 (28)开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真3.3.1单相起动方式 (28)3.3.2双相起动方式 (29)3.4 SR电动机运行噪声分析 (30)第4章开关磁阻电机调速系统MATLAB/SIMULINK仿真 (32)4.1仿真软件MATLAB简介 (32)4.2 SRD调速控制策略的研究 (34)4.2.1 SR电机的运行特性 (34)4.2.2控制策略 (35)4.3 SRD的仿真研究 (37)4.3.1逆变器模型 (37)4.3.2 SR电机模型 (37)4.3.3 SRD系统模型 (38)4.3.4 电流控制器模型 (39)4.3.5角度控制模型 (40)4.3.6仿真结果与分析 (41)结束语 (44)致谢 (45)参考文献 (46)本科毕业（设计）论文第1章绪论开关磁阻电机调速系统简称SRD(Switched Reluctance Motor Drive)系统，它是继变频调速、无换向器电动机调速系统之后，于80年代中期发展起来的新型交流调速系统。
开关磁阻电机一、概述开关磁阻电动机结构简单、可靠性高、恒转矩、恒功率而且调速性能好(覆盖功率范围10W～5MW的各种高、低速驱动调速系统)、价格便宜、鲁棒性好等优点引起了各国电气传动界的广泛重视，由其构成的调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无级调速系统。
这种新型调速系统使开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用。
开关磁组电机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起，主要是因为它卓越的系统性能，主要表现在：(1) 电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。
(2)功率电路简单可靠。
(3)系统可靠性高。
(4)起动转矩大，起动电流低。
典型产品的数据是：起动电流为额定电流的15％时，获得起动转矩为100％的额定转矩；起动电流为额定电流的30％时，起动转矩叮达其额定转矩的250％。
(5)适用于频繁起停及正反向转换运行。
(6)可控参数多，调速性能好。
控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种：相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。
(7)效率高，损耗小。
以3kw SRD为例，其系统效率在很宽范围内都是在87％以上，这是其它一些调速系统不容易达到的。
可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
(8)二、开关磁阻电动机的结构开关磁阻电机结构图1-1图典型的三相开关磁阻电动机的结构如图1-1所示。
其定子和转子均为凸极结构，图示电机的定子有8个极，转子有6个极。
定子极上套有集中线圈，两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组，图2-1中只画出了A相绕组；转子由硅钢片叠压而成，转子上无绕组。
该电机则称三相8/6极开关磁阻电动机。
在结构形式及工作原理上，开关磁阻电动机与大步距反应式步进电机并无差别；但在控制方式上步进电机应归属于他控式变频，而开关磁阻电动机则归属于自控式变频；在应用上步进电机都用作“控制电机”而开关磁阻电机则是拖动用电机，因此电机设计时所追求的目标不同而使电机的设计参数不同。
开关磁阻电机
一、概述
开关磁阻电动机结构简单、可靠性高、恒转矩、恒功率而且调速性能好(覆盖功率范围10W～5MW的各种高、低速驱动调速系统)、价格便宜、鲁棒性好等优点引起了各国电气传动界的广泛重视，由其构成的调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无级调速系统。
这种新型调速系统使开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用。
开关磁组电机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起，主要是因为它卓越的系统性能，主要表现在：
(1) 电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。
(2)功率电路简单可靠。
(3)系统可靠性高。
(4)起动转矩大，起动电流低。
典型产品的数据是：起动电流为额定电流的
15％时，获得起动转矩为100％的额定转矩；起动电流为额定电流的30％
时，起动转矩叮达其额定转矩的250％。
(5)适用于频繁起停及正反向转换运行。
(6)可控参数多，调速性能好。
控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用
方法至少有四种：相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。
(7)效率高，损耗小。
以3kw SRD为例，其系统效率在很宽范围内都是在87％
以上，这是其它一些调速系统不容易达到的。
(8)可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
二、开关磁阻电动机的结构
图1-1开关磁阻电机结构图
典型的三相开关磁阻电动机的结构如图1-1所示。
其定子和转子均为凸极结构，图示电机的定子有8个极，转子有6个极。
定子极上套有集中线圈，两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组，图2-1中只画出了A相绕组；转子由硅钢片叠压而成，转子上无绕组。
该电机则称三相8/6极开关磁阻电动机。
在结构形式及工作原理上，开关磁阻电动机与大步距反应式步进电机并无差别；但在控制方式上步进电机应归属于他控式变频，而开关磁阻电动机则归属于自控式变频；在应用上步进电机都用作“控制电机”而开关磁阻电机则是拖动用电机，因此电机设计时所追求的目标不同而使电机的设计参数不同。
与反应式步进电动机相似，开关磁阻电动机是双凸极可变磁阻电动机。
图1-1给出了以8/6极开关磁阻电机为例的结构原理图，图中仅给出了一相的绕组及外围功率开关电路，从这个结构原理图中可以清晰的看到，开关磁阻电动机是双凸极结构，其转子上没有任何形式的绕组，也无永磁体，而定子上只有简单的集中绕组，其中径向相对的两个绕组构成一相。
电动机每一相中流过的电流是由外围功率开关电路中的开关根据转子位置的变化，进行相应的通断而获得的。
图1-1中给出的开关磁阻电动机是四相的，通常情况下开关磁阻电动机可以。
