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1、本科毕业设计（论文）开关磁阻发电机输出电压控制系统设计燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：电气工程系学号学生姓名专 业班 级应电09-3题目题目名称开关磁阻发电机的输出电压控制系统设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1、学习和掌握开关磁阻电机（SRM）的结构和工作原理。2、了解和掌握开关磁阻电机母线电压控制系统的构成和各个环节以
2、及设计。3、学会用Matlab软件，并进行开关磁阻发电机的运行仿真。4、进行开关磁阻发电机输出电压控制的设计。6、使用Matlab，编写和调试开关磁阻发电机的输出电压控制系统基本要求1、按电气工程学院本科生学位论文撰写规范的要求完成设计论文一份（不少于2.4万字），A0图纸。2、说明书及插图一律打印，要求条理清晰、文笔流畅、图形及文字符号符合国家现行标准。3、按学院指定的地点进行设计，严格按照进度计划完成毕业设计任务。参考资料电机学开关磁阻电机相关书籍和论文MATLAB编程手册电力电子技术周 次14周58周911周1215周1617周应完成的内容查阅资料，学习理论知识。了解题目概况、工作原理及
3、系统组成了解和设计开关磁阻电机控制系统。了解和掌握输出电压控制方法。利用MATLAB软件对开关磁阻发电机控制系统进行仿真和分析进行开关磁阻电机的输出电压控制系统仿真整理仿真数据，并撰写论文指导教师：李珍国职称：副教授 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要开关磁阻电机调速系统具有稳固、结构简便、工作可靠、成本低廉、系统可灵活控制、调速性能优良、运行效率较高、温度上升低等多个有点，他综合了交流变频调速系统的稳固耐用、比较适用于恶劣环境下的使用的优良特性和直流调速系统关于优良的可控制性的特点，被专家视为电气传动系统发展过程中的一个里程碑。开关磁阻发电机（SRG）的定子磁极和转子磁极都是凸
4、极形状，而且只在定子磁极上绕有集中线圈，但是转子磁极上既没有缠绕线圈，也不是永磁铁。因此和其它电机相比较，具有结构简单、牢固、转矩惯性比高以及调速范围宽等优点。现在已经广泛应用于航空、牵引和家用电器等领域。然而在中低速下的发电阶段期间电机的运动电势有可能会低于发电电压，从而使电机利用率和转换效率降低。为此本课题拟采取电流斩波的方式解决，并在其外部再搭建电压闭环。本文利用MATLAB软件对一台三相12/8极SRG进行仿真，并求取和分析数据。关键词开关磁阻发电机；电流斩波；电压闭环；MATLAB仿真I 燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractSwitched reluctance motor
5、 control system with a solid, simple structure, reliable operation, low cost, flexible controlled system, speed performance, high efficiency, low temperature rise of more than a little. It combines the advantages of the AC variable speed system such as stable and durable, more suitable for harsh env
6、ironment used and the DC speed control system such as it can be controlled easily. Which is seen by experts as a milestone in the development of electric drive system. The stator poles and rotor poles of the Switched Reluctance Generator (SRG) are all salient pole shape, and only on the stator pole
7、has concentrated coil around, theres not only coil winding on the rotor magnetic pole, but also no permanent magnets.So compared with other motors, it was good in simple structure, strong, high torque to inertia ratio and wide speed range and so on. Now widely used in aviation, traction, and home ap
8、pliances.However, the motors electric potential of movement may be less than the generated voltage during the low power phase, thus reduce motor utilization and conversion efficiency. Therefore this topic proposed take current chopped wave solutions, and re-build their external voltage loop.This pap
9、er use of MATLAB software to a three-phase 12/8 pole SRG simulation, and calculate and analysis the data. KeywordsSwitched Reluctance Generator; Current chopping; Voltage loop; MATLAB simulationLXXVII 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 选题目的和意义11.1.2 国内外文献综述21.1.3 研究的基本内容3第2章 开关磁阻电机的结构和工作原理42.1 开关
10、磁阻电机的结构42.2 开关磁阻电机的工作原理52.3 开关磁阻电机发电状态的工作特点62.3.1 开关磁阻电机的有效发电条件62.3.2 开关磁阻电机发电运行的自然输出特性72.3.3 开关磁阻电机发电运行的等效模型82.3.4 开关磁阻电机发电运行的特点92.4 本章小结9第3章 开关磁阻发电机的方程及其数学模型103.1 开关磁阻发电机的方程103.1.1 电压方程103.1.2 磁链方程113.1.3 机械运动方程113.1.4 转矩方程123.1.5 电动势平衡方程123.2 开关磁阻发电机的数学模型123.2.1 相电感的数学模型143.2.2 相磁链的数学模型153.3 本章小结
11、16第4章 开关磁阻发电机的控制系统174.1 开关磁阻发电机的不对称功率变换器174.1.1 自励模式174.1.2 他励模式174.1.3 不对称功率变换器的工作状态184.2 开关磁阻发电机的控制方式194.2.1 角度位置控制（APC）204.2.2 电流斩波控制（CCC）214.2.3 脉宽调制控制（PWM）224.3 开关磁阻发电机的稳压控制系统234.3.1 稳压装置234.3.2 滞环控制器244.3.3 电压指令发生器254.4 本章小结26第5章 开关磁阻发电机输出电压控制系统的仿真275.1 仿真参数的设置275.2 开关磁阻发电机线性模型仿真275.2.1 相电感仿真模
12、型285.2.2 相电流控制仿真模型285.2.3 不对称功率变换器仿真模型305.2.4 开关磁阻发电机的典型的仿真模型315.3 本章小结40结论41参考文献42致谢44附录1 开题报告45附录2 文献综述49附录3 中期报告52附录4 中文译文63附录5 外文原文68III第1章 绪论 第1章 绪论1.1 课题背景1842年在英国研制出了类似SR电机的电磁制动机，但是由于当时条件的限制并未得到发展，直至20世纪60年代，随着晶闸管的使用，SR电机重新焕发新生。20世纪70年代，美国福特电动机公司研制出最早的SR电机调速系统。至20世纪80年代，迅猛发展为新一代的调速电机驱动系统。目前，S
13、R电机在国外已经得到很大的发展，产品已经广泛的应用于电动车驱动系统、家用电器、通用工业、伺服与调速系统、牵引电机、高转速电机等【1】。我国从1984年开始，以较高的起点开始SR电机调速系统的研究、开发工作，目前已经研制了50W30kW、20多个规格的工业产品样机，国内关于SRD研究的书刊也相继出版。近几年来南京航空航天大学、西安交通大学和西北工业大学对开关磁阻起动/发电机系统在航空应用进行了可行性研究，在基础理论方面对起动特性和发电品质及强励磁拓扑电路、发电控制策略、无转子位置传感器技术控制策略等方面进行了专题研究；在工程实践上，南京航空航天大学开发了3kW和6kW两套原理样机，电机采用的是风
14、冷形式。不过在大功率方面的研究还很少，仅有原理样机方面的仿真。目前，南京航空航天大学与陕西航空电气有限责任公司正在进行合作，正在研发大功率的开关磁阻起动/发电机系统。但是我国SR电机的理论研究与实际应用中仍存在很大不足，与世界先进国家之间仍有很大差距【2】。1.1.1 选题目的和意义 开关磁阻发电机和其他的发电机相比较具有以下特点：（1） 结构简单，它的定、转子均是简单的叠片式双凸极结构，定子上绕有集中绕组，而转子上没有绕组和磁钢，电机转速的高低仅仅受到转子所用材料的结构强度的限制，因此电机可以在很高的转速下运行，并且冷却方便，因此对高温等恶劣环境适应性强；（2） 具有较强的容错能力，电机的定子各相绕组之间在物理结构以及电磁方面都是相互独立的，因此在出现一相或者两相故障的情况下，仍然能够有一定功率的电能输出；（3） 具有良好的调节性能，通过调节它的开通角和关断角，可以在转速大幅度变化的情况下调节输出来满足负载要求；（4） 可以做成转速很高的发电装置，从而能够
