通风机自动调控电路设计(新品)

摘 要
开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive，SRD)是集现代电力电子技术和控制技术为一体的典型的机电一体化系统，具有结构简单、坚固、成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高、适合于高速与恶劣环境下运行等优点。但是由于SRM电机本身是一个多可控量、强耦合的非线性系统，所以需要研究其控制方法，从而得到较好的调速性能。论文的主要工作如下：
1、对开关磁阻电机调速系统(SRD)在国内外的发展概况进行研究，详细阐述了开关磁阻电机调速系统的基本构成、优点和应用；
2、讨论了开关磁阻电机常用控制方式，并对其应用场合及优越点进行分析，从而确定本系统的控制策略；
3、分析了控制器DSP的结构特点，并对SRD硬件电路进行设计。以TMS320F2407作为SRM的主控芯片，发出相通断信号和脉宽调制(PWM)信号，从而控制功率变换电路元件的通断。采用模块化编程方法编写了软件，实现了电机运行控制。最后通过调试，初步实现了由DSP芯片控制SRM运行。
以往开关磁阻电机多采用单片机为主控芯片，其控制系统响应速度慢，系统可靠性差，而本系统控制电路以美国德州仪器(TI)公司的TMS320LF2407为主控单元，不仅处理速度快，集成度高，而且硬件结构得以简化，控制精 度变得更高。
关键词：开关磁阻电机，DSP，功率变换器，脉宽调制，调速

ABSTRACT
Switched Reluctance Drive system is a model of engine and electricity Technology，it gathers the modern electric power and electron technology with the control technology．It has the advantage of simple structure，firmness，low cost，reliable work，agility control，high efficiency of running，adjusting to high and abominable environment and SO on．But SRM engine per se is a non—linearity system which has the spy of many controllable measures and strong coupling，we need to study its control method in order to get better capability of timing．In this dissertation，the main work is as follow：
1、This paper introduces development of native and international of Switched Reluctance Drive(SRD)system and its studying actuality，at the same time particular expatiating the basic structure，advantages and application of Switched Reluctance Drive．
2、The constant control method and how to choose control method for this system are introduced．
3、This paper also analyzes the characteristic of digital signal processor(DSP)，and design hardware circuit of SRD．The control circuit uses the TMS320LF2407 of TI company of America as the main control unit，producing the on and off and PWM signal to control the component of power circuit on and off．This system adopts modular programming to write the software，achieving the aim of controlling SR running．Finally，according to debugging，controlling of Switched Reluctance Drive based on DSP is realized．
Anciently SRD system mostly use SCM as the main unit，the speed of responding the control system is slow，and the reliability of system is not SO good，but in this system we use the TMS320LF2407 of TI company of America as the main control unit，which not only quickens the speed of managing and brings up the integration，but also predigests the structure of hardware and brings up the precision of controlling．
Keywords： SRM，DSP，Power Converter，PWM，Variable Speed


开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive，SRD)是集现代电力电子技术和控制技术为一体的典型的机电一体化系统，具有结构简单、坚固、成本低、工作可靠、控制灵活、运行效率高、适合于高速与恶劣环境下运行等优点。但是由于SRM电机本身是一个多可控量、强耦合的非线性系统，所以需要研究其控制方法，从而得到较好的调速性能。
论文的主要工作如下：
(1)对开关磁阻电机调速系统(SRD)在国内外的发展概况进行研究，详细阐述了开关磁阻电机调速系统的基本构成、优点和应用；
(2)讨论了开关磁阻电机常用控制方式，并对其应用场合及优越点进行分析，从而确定本系统的控制策略：
(3)分析了控制器DSP的结构特点，并对SRD硬件电路进行设计。以TMS320F2407作为SRM的主控芯片，发出相通断信号和脉宽调制(PWM)信号，从而控制功率变换电路元件的通断。采用模块化编程方法编写了软件，实现了电机运行控制。最后通过调试，初步实现了由DSP芯片控制SRM运行。以往开关磁阻电机多采用单片机为主控芯片，其控制系统响应速度慢，系统可靠性差，而本系统控制电路以美国德州仪器(TI)公司的TMS320LF2407为主控单元，不仅处理速度快，集成度高，而且硬件结构得以简化，控制精度变得更高。
本文初步尝试用DSP芯片作为控制器的核心部件，并进行了相关硬件和软件设计，实现电机运行控制。下面对所做工作进行总结：本系统基于DSP的开关磁阻电机调速系统，使硬件系统得到简化，并且提高了系统实时性和控制精度，相信这种电机控制方法会有很好的应用前景。系统利用PI数字控制算法，省去了以前进行模拟PI调节所要采用的体积庞大、结构复杂的电路，使电路设计变得更为简单。采用模块化的编程方法，使软件的调试、维护等更为方便。

目 录    26000字
摘 要    1
第一章  绪 论    4
1.1 矿用通风机行业概况    4
1.2  通风机在矿上的应用和发展    4
1.2.1通风机的发展    4
1.2.2  矿井的通风问题是煤矿安全的核心问题之一    5
1.2.3 目前开始装备安全监控系统    6
1.2.4  矿井通风的节能状况和研究的意义    6
1.3  SRD开关磁阻调速电动机系统    7
第二章  开关磁阻电机调速系统组成    10
2.1 SR电机调速系统的组成与性能特点    10
2.1.1 SR电机调速系统的组成    10
2.1.2 系统的主要技术特点    14
第三章 开关磁阻电机调速系统的硬件设计    17
3.1 DSP的应用与选择    17
3.1.1 DSP简介    17
3.1.2 DSP的应用    18
3.1.3 DSP芯片的选择    19
3.1.4 TMS320LF2407的结构及特点    19
3.1.5 DSP系统设计过程    22
3.2 总体设计方案    23
3.2.1 主电路结构的设计及原理    24
3.2.2 主开关器件的选择    26
3.2.3主开关驱动电路的设计    29
第4章  开关磁阻电机调速系统的软件设计    31
4.1 调速系统控制策略的实施方案    31
4.2 软件设计    31
4.2.1控制算法    31
4.2.2  DSP中断编程方法和问题    32
4.2.3软件结构    33
4.3 子程序介绍    36
4.3.1运行子程序    36
4.3.2测速子程序    37
4.3.3相通断角计算子程序    37
4.3.4捕获中断子程序    38
4.3.5 A/D转换中断服务程序    39
4.3.6键盘与显示子程序    39
第五章 试验结果与分析    42
5.1 试验方案    42
5.2 试验结果及分析    42
结论    45
参考文献    46
致 谢    47