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基于MATLAB的开关磁阻电机的噪声问题仿真研究的开题报告一、研究背景及意义开关磁阻电机是一种新型的电机，它具有结构简单、无刷、低噪声、高效率等优点。
尤其是在噪声方面，开关磁阻电机较传统电机（如感应电机、永磁同步电机等）具有更低的噪声水平，成为新能源汽车、家电等领域的研究热点。
因此，开展开关磁阻电机的噪声研究对推动新能源领域的应用具有重要意义。
在开关磁阻电机的研究中，噪声问题一直是一个难点。
目前，在实际应用中发现，开关磁阻电机的噪声问题比较严重，需要进行深入的研究。
而研究开关磁阻电机的噪声问题，需要从其运行机理、噪声来源、噪声管控等方面进行探讨。
二、研究目标本研究基于MATLAB，通过仿真分析开关磁阻电机的运行过程，在此基础上探讨该类型电机的噪声问题，并提出有效的噪声管控方案，以实现电机的低噪声运行。
三、研究内容1.分析开关磁阻电机的运行过程，建立相应的数学模型；2.利用MATLAB软件对电机的运行过程进行仿真分析，探讨电机噪声来源；3.对电机的噪声进行定量评估，建立完整的噪声管控体系；4.评估噪声管控方案的有效性，提出实践指导建议。
四、研究方法与技术路线1.理论研究：阅读相关文献，深入掌握开关磁阻电机的运行原理、噪声来源等基本知识；2.数学建模：利用基本理论知识，建立开关磁阻电机的数学模型；3.仿真分析：基于MATLAB平台，进行电机的运行仿真分析，探讨电机噪声产生原因及机理；4.噪声管控：建立电机噪声管控方案，对其有效性进行评估；5.实践建议：针对实际应用中遇到的问题，提出相关解决方案和建议。
五、研究进度安排第一阶段（1-2个月）：对开关磁阻电机及其噪声问题进行文献调研，深入了解相关背景知识。
第二阶段（2-3个月）：基于开关磁阻电机的运行原理建立相应的数学模型，利用MATLAB进行仿真分析，探讨噪声问题的来源及机理。
第三阶段（2-3个月）：建立电机噪声管控体系，对管控方案进行评估，提出实践建议。
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】
1.基于Matlab-Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究 [J], 居海清;戴义保
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
4.基于Matlab的开关磁阻电动机驱动系统非线性建模仿真 [J], 嵇丽丽;陈昊
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);。
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.。
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设计成多种不同相数的结构，如两相、三相、四相或更多相，当相数增加时其结构将变得更复杂，相应的外围电路所使用的器件也相应增加。
开关磁阻电动机极数的设计也有多种形式，但是定、转子极数和相数要遵循一定的关系。
即定子极数应为相数的2倍或2的整数倍；而转子极数应不等于定子极数且一般转子极数少于定子极数但都是偶数极[2]。
由于开关磁阻电动机相数与极数的设计，低于三相的电动机没有自起动能力，对于有自启动、四象限运行要求的驱动场合，应选用表1-1所对应的定、转子极数组合方案。
3015 3.21表2-1 开关磁阻电动机各种方案三、开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。
因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。
如图1-1，当A相绕组通电时，因磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，将力图使转子转动最终使转子1、3极和定子A、A'极对齐，A相断电、B相通电时，则B相电流产生的磁吸力要吸引转子2、4极，使转子逆时针转动，最终使转子θ=机械角。
再使B相断电、C 2、4极与定子B、B'对齐，转子在空间转过30相通电，转子又将逆时针转过30,一个通电周期使转子在空间转过了一个齿距。
电机若按A-C-B-A的顺序通电，则反方向旋转。
电流的方向不影响上述的动作过程。
为保证开关磁阻电动机能连续旋转，当A 相吸合时,B 相的定、转子极轴线应错开1/m 个转子极距，m 为电机相数，若电机极对数为p ，定子极数2s N mp =，则转子极数应为p m N r /)1(2 =。
根据这个规律，可得到各种不同相数、不同极数的开关磁阻电机，常用的有：三相6/4极，三相6/8极，四相8/6极，四相8/10极，三相12/8极等。
当电机定子每相绕组的通电频率为f 时，每个电周期转子转过一个转子极距，每秒钟转过f 个转子极距，即每秒转过r f N 转。
电动机的转速与绕组通电频率的关系为60rfn N =四、 开关磁阻电动机的主电路开关磁阻电动机的主电路有多种形式，具有代表性的3种电路结构如图1-2所示，图中只画出了其中的一相电路。
图a)是不对称半桥电路，1VT 、2VT 导通时，绕组所加电压为正dU ，关断其中一只主元件零电压续流时，绕组所加电压为零；1、2同时关断，绕组电流通过1、2续流时，绕组电压为负d ，它可以方便地实现前面分析中所提的各种控制方案，是开关磁阻电动机最具典型也是用得最多的主电路形式。
图b)是单电源双绕组结构形式，每相有完全耦合的通电绕组及续流绕组，1VT 导通时，A 相通电绕组电压为d U+，1VT 关断后，磁场储能由其耦合线圈使1VD 导通而续流，相当于绕组电压为dU -。
这种方案缺点很多，已极少采用。
图c)是双电源单绕组，双电源一般靠电解电容分裂电源得到，1VT 导通时，A 相绕组电压为2d U +，能量由上电源提供；1VT 关断后，1VD续流，A 相绕组电压为2d U -，能量回馈回下电源。
为使上下电源工作对称，电机应采用偶数相，这种方案的优点是元件数量少（但元件总伏安容量与a 图同），电机的引出线少，缺点是无法实现零电压续流。
五、开关磁阻电机的系统原理图根据前面的控制原理，可得到开关磁阻电动机调速系统的系统原理图如图1-3所示。
图中控制模式选择框是前面控制策略的总体现，它根据速度信号确定控制模式――CCC 或APC ，在CCC 方式时，on θ、off θ不变，即令逻辑控制单元按自控式变频的固有模式确定各相的通断时刻，转矩指令T *即可直接作为电流指令i *输出；在APC 方式时，把电流指令i *抬得很高，斩波不会出现，由转矩指令T *的增、减来决定on θ、off θ的指令值on θ*、off θ*，由on θ*、off θ*修正逻辑控制框所确定的通、断时刻。
在CCC 控制方式时，实际电流的控制由PWM 斩波实现，PWM 的方法有多种，电流跟踪法（滞环比较）是最常用的办法，用电流跟踪法时，则不需要电流调节器ACR ，也可采用其它的PWM 方法，如三角波与直流电平比较的方法。
斩波控制时，由逻辑控制框决定通断的大周期，由PWM 框确定真正通断的斩波时刻，经“逻辑与”后输出。
开关磁阻电动机的各相是独立控制、独立驱动的，电机的每相一般要引出二个端子，使电机的引线较多。
电流比较与PWM 环节也是各相独立进行，因此，开关磁阻电机可以缺相运行。
开关磁阻电动机的转矩脉动大，相应措施跟不上时就使噪音大，这也是由其工作原理所决定了的缺点。
总之，开关磁阻电动机有不少其它系统所不具备的优点，特别是高效率区宽，高速运行区域宽等，也有许多目前还让人不满意的缺点，这也正说明它还正在发展之中。
六、matlab动态仿真1、SRM的simulink模型2、SRM模块介绍1）电机模型及参数设置Switched Reluctance Motor2）反馈环节内环：电流反馈，电流参考值设置为200A；外环：角度反馈，开通角40º，关断角75º3）功率转换器功率变换器是直流电源和SRM的接口，起着将电能分配到SRM绕组中的作用，同时接受控制器的控制。
由于SRM遵循“最小磁阻原理”工作，因此只需要单极性供电的功率变换器。
功率变换器应能迅速从电源接受电能，又能迅速向电源回馈能量。
4）输出输出显示：输出磁通Flux,电流I,转矩Te，角速度w3、运动过程曲线分析1）空载(a)、低速阶段磁通：三种颜色表示三个开关过程。
可以看出，在前一相开关将要关断的是时候，接通后一项开关。
磁通一直处于上升状态。
相电流：转速小，采用的是斩波控制，把电流最大值控制在200A.转矩：θddLiTe221=，只有当绕组电感随转子位置角而增大时，给绕组通电才能产生正向电动转矩。
转速：因为负载转矩为0，电机处于加速状态，但速度很小。
(b)、高速阶段2 ）带负载转矩在相电流为理想平顶波的情况下，SR 电机平均电磁转矩Tav 的解析式 ：在θon 和θoff 不变时，绕组电流随外加电压的增大而增大，随转速的升高而减小；通过调整开关角和关断角也可以影响绕组电流，从而就间接地使电动机的电磁转矩增大。
当SR 电动机运行在电流值很小的情况下，磁路不饱和，电磁转矩与电流平方成正比；当运行在饱和情况下，电磁转矩与电流的一次方成正比。
这个结论可以作为制定控制策略的依据。
负载转矩TL=55N.m ，电流斩波的最高转速提高，稳定运行时的转速降低。
3） θon 一定时，增大θoff)21)((2minmax 2min 2222L L L U N m T off on off S r av -----Ω=θθθθθθπ电流斩波的最高转速提高在θon 一定时，增大θoff ,平均转矩也相应增大。
但导通角θc= θoff - θon 有一个最佳值，超过此值， θc 增大，平均转矩反而减小。
4）θoff一定时，减小θon开通角越小，电流幅值越大，续流时间越长。
θon 是控制转矩的重要参数：W一定时，若开通角θon较小，相电流直线上升时间较长，从而增大电流，提高转矩。
