本文基于三相全桥功率变换器，对双极性开关磁阻电机进行了相关研究。
本文着重对基于dSPACE的双极性开关磁阻电机调速系统的硬件电路进行了分析与设计，并通过实验验证了电路的可靠性。在明晰电机本体原理、控制策略及dSPACE电气特性的基础上，设计出了包括电压调理、电流调理、过流保护、位置信号调理、信号驱动、供电接口等几个模块的硬件电路。同时在大体方案不变的情况下，设计出了一套基于DSP的硬件电路，充实了双极性开关磁阻电机调速系统的硬件理论。
在硬件调速系统完善的基础上，编写了dSPACE的双极性开关磁阻电机控制程序，并对不同绕组连接方式下双极性开关磁阻电机的性能进行了理论分析和实验对比。结果表明，对称NSNS连接方式下每相绕组自感曲线最接近理想值，因而性能最好；12N连接方式下每相绕组自感曲线畸变严重，因而性能最差。
除此之外，本文还对两种控制方式下的双极性开关磁阻电机进行了Matlab/Simulink仿真实验，并得到可以参考的仿真结果。
关键词：开关磁阻电机，三相全桥逆变器，调速系统，硬件电路，dSPACE
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪 论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 开关磁阻电机研究现状 2
1.2.1 开关磁阻电机发展史 2
1.2.2 开关磁阻电机控制系统 2
1.2.3 开关磁阻电机控制系统优缺点 3
1.2.4 双极性开关磁阻电机 3
1.3 本文主要内容与结构安排 3
第二章 双极性SRM调速系统基本理论 5
2.1 双极性SRM结构原理 5
2.2 双极性SRM数学模型 6
2.2.1 转矩方程 8
2.2.2 电路方程 9
2.3 双极性SRM调速系统控制方法 10
第三章 dSPACE仿真平台介绍 13
3.1 dSPACE实时仿真系统介绍 13
3.2 dSPACE控制系统软件设计 14
3.3 dSPACE控制板模块功能及参数 17
第四章 双极性开关磁阻电机调速系统硬件设计 20
4.1 功能需求 20
4.2 主回路设计 22
4.2.1 驱动电源 23
4.2.2 逆变电路 23
4.3 控制回路设计 24
4.3.1 调理板电路 24
4.3.2 驱动板电路 33
4.4 基于DSP的硬件电路 35
第五章 双极性开关磁阻电机调速系统软件设计 38
5.1 基于Matlab/Simulink仿真目的及要求 38
5.2 双极性SRM调速系统软件模型及控制流程 38
5.2.1 转子位置控制策略下系统模型 38
5.2.2 正弦电流滞环追踪控制模型 43
5.3 仿真结果 44
第六章 基于dSPACE的双极性SRM调速系统实验 46
6.1 试验装置 46
6.2 实验内容及数据 47
6.2.1 调整开通关断角 47
6.2.2 恒负载实验 48
6.2.3 恒电压实验 50
6.2.4 效率测量 50
6.3 实验相电流波形 51
6.3.1 恒负载实验波形 51
6.3.2 恒电压实验波形 55
6.3.3 效率实验波形 56
第七章 总结与展望 57
7.1 论文主要工作和创新点 57
7.2 课题展望 57
致 谢 58
参考文献（References） 59
目前通用的开关磁阻电机功率变换电路为三相不对称半桥逆变电路（见图1-1），该电路拓扑的三相开关管独立受控于时序激励信号[12]，产生的三相单向电流之间互不干扰，因而可以灵活地控制电流重叠换相区，稳定性较高[4]。但是这种功率变换模块尚无国家统一标准，因此无法实现模块化商业量产，而已经实现商业化封装的三相全桥逆变器无法使用。与此同时，该拓扑电路与通用型三相全桥逆变电路相比多了六个换流二极管，这使得驱动器成本、体积和重量都有所增加。
图1-1 三相半桥逆变电路
而对于已有国家标准的三相全桥逆变电路（见图1-2）而言，则可以很好的解决上述问题。该拓扑已经实现商业化模块化生产，因此厂商提供的模块化电路成本较低。同时该模块已广泛应用于诸如感应电机、直流电机等电机的驱动电路中，故而完善可靠的保护电路已经成熟地整合到产品里，这极大地增强了系统鲁棒性及硬件集成度。另外，其便捷的封装使得该模块能够广泛应用在不同电机驱动器上，通用性较高。第四，正弦电流控制方式能够有效减小转矩脉动和运行噪声[6]，而该控制方式可以应用在该种拓扑结构上。因此，许多科研工作者看到了三相全桥逆变电路的潜力，并基于该拓扑结构提出了相应的控制方法。使用该功率变换电路驱动的开关磁阻电机，因其相电流为双向流通，故称之为双极性开关磁阻电机（即：双极性SRM）。
图1-2 三相全桥逆变电路
本文着重对基于dSPACE的双极性开关磁阻电机调速系统的硬件电路进行了分析与设计，并通过实验验证了其可靠性。通过对双极性开关磁阻电机进行实验，验证了不同调速方案在双极性开关磁阻电机控制中的性能。并对不同绕组连接方式下开关磁阻电机的运行性能进行了理论分析和实验验证，找出适配双极性开关磁阻电机最优的绕组链接方式。通过本课题，可以增强开关磁阻电机调速系统的通用性，提高开关磁阻电机运行性能，降低开关磁阻电机驱动电路成本，推广三相全桥功率变换模块的使用范围。
