基于dsPIC30F的开关磁阻电机控制系统设计

开关磁阻电机控制系统是一种20世纪80年代中期兴起的机电一体化系统，其基本组成部分包括开关磁阻电机(SRM)、功率变换器、控制器以及检测电路。这种系统通过将位置自同步的SRM与高性能微控制器相结合，能够实现高可靠性和高效率的机电控制。 在功率变换器及其驱动电路设计方面，文中提到了H桥式功率变换器。这种变换器只需要4个MOSFET器件，可以实现两相同时通电，具有成本低、效率高的优点。然而，其控制的灵活性相对较低，但它可以实现零压续流，提高电压斩波控制性能，并降低转矩脉动。为驱动MOSFET，采用了美国Agilent公司生产的HCPL-T250型光耦隔离驱动电路，此类驱动电路操作简单，稳定可靠。 在转子位置检测电路的设计中，由于SRM的工作状态是位置自同步的，因此确定定转子的相对位置就显得十分重要。本系统采用光电式位置传感器，对于8/6极四相SRM，设计了两路检测电路。通过转盘安装位置传感器，能够检测转子的相对位置，并将其信号反馈到控制器，从而确定功率变换器中各主开关器件的开通和关断时机。 电流检测与保护电路的设计是为了避免电机运行过程中可能出现的过载或突发故障，防止因电流过大而损坏系统中的主开关器件和电机。通过合理设计，系统只需使用一个电流传感器，便能检测到两相同时通电时流过绕组的实际电流。电流检测采用了电阻采样法，该方法具有工作稳定、可靠、温漂小、线性度高以及线路结构简单、成本低的优点。电流检测电路同样与硬件保护及软件保护相结合，提高了系统的可靠性。 控制系统的设计采用了Microchip公司的dsPIC30F系列高性能数字信号控制器。控制器中的转速闭环控制程序使用了模块化设计思想，并采用了传统的PID算法。电机控制方式采用固定角度的电压PWM控制方式。这种控制方式可以有效实现电机转速的精确控制，并且具有良好的动态响应和调节特性。 总结来说，本文通过设计H桥式功率变换器及其驱动电路、转子位置检测电路、电流检测与保护电路，以及基于dsPIC30F控制器的转速闭环控制程序，实现了对低功率开关磁阻电机系统的有效控制。研究的最终目标是开发出一个高性能、高可靠性的SRM控制系统，这对于工业自动化、机器人技术以及交通运输等领域具有重要的应用价值。随着微控制器技术的不断进步，以dsPIC30F系列数字信号控制器为核心的开关磁阻电机控制系统将展现出更加广阔的应用前景。