摘要:本文针对SimPowerSystems4.2系统的SRM模型只支持6/4极、8/6极、10/8极三种类型的SRM，提出了由6/4极SRM转换12/8极SRM仿真模型的方法并通过仿真、实测进行了验证。

　　关键词：SRM、6/4极、12/8极、SRD

　　Abstract：In this paper, the SRM model SimPowerSystems4.2 system supports only 6 /4 pole, 8/6 pole, 10/8 pole three types of SRM,Raised from6/4 pole SRM conversion 12/8 poles SRM simulation model of approach and through the simulation, measured verified.

　　Key words：SRM、6 / 4 pole、12 / 8 pole、SRD

　　1.引言

　　MATLAB是MathWorks公司推出的常用的工程软件，其中的Simulink目前已经提供了几十个工具箱为各个工程技术领域的科研和技术人员提供简单易用的仿真软件。其中的SimPowerSystems 工具箱为电力电子，电力系统及电力拖动等领域提供了大量的仿真模块，是电气技术及自动控制领域工程技术人员的常用的仿真工具。SimPowerSystems 从4.2 版(MATLAB2006Ra )开始提供了开关磁阻电机的模型(SRM)。SimPowerSystems4.2系统的SRM模型只支持6/4极、8/6极、10/8极三种类型的SRM。而12/8极SRM是目前应用比较广泛的一种SRM结构型式。如果能得到12/8极SRM的simulink模型将会给SRD的设计、参数优化及控制策略研究等方面带来很大的方便。本文介绍了将6/4极模型改造为12/8极模型的方法，并进行了验证，类似地也可以得到其它类型的模型。

　　2. 6/4极SRM转换12/8极SRM仿真模型方法

　　12/8极SRM与6/4极SRM都是三相的，因此在其相应的SRD中除SRM外其它功能部件的结构均不需要改变，只需改变部分参数。12/8极SRM与6/4极SRM的差别主要在于电感的周期不同，6/4极SRM 的电感周期是90度，12/8极SRM的电感周期是45度[1]。我们可以通过在模块库中增加一个新的模块，来将6/4极改造为12/8极模型。

　　SRM模型放在powerlib.mdl文件中，搜索到该文件，去掉文件的只读属性，然后用simulink打开，双击鼠标左键打开MACHINES模块库，找到Switched Reluctance Motor 模块，选择File-Save 菜单，在出现的提示窗口中点击Unlock按钮，将锁定的库解锁，则刚打开的库可以修改了。复制Switched Reluctance Motor，粘贴生成一个新的模块Switched Reluctance Moto1，将该模型改名为SRM128，鼠标右键点击SRM128模块，选Link OptionsàDisable Link，解除与模型库之间的关联。鼠标右键点击SRM128模块，选Edit Mask 项，进入模块的Mask编辑。点击Parameters页面，选中Type项，将左下角的编辑框中的数据8/6，10/8数据删除，只留下6/4，将Show Parameter 复选框去掉选择。这一步使得整个模型只能用于12/8极SRM的仿真。点击Initialization页面，在右侧的Initialization Command窗口最后加入 PosSensor=45;ITBLD=2*ITBLD;initialw =[0,30,15];命令。第一个命令的作用是将电机的转子周期改为45度，与三相12/8极SRM相一致，第二条是将转矩值加倍，第三条是重新设置各相的初始位置角。把图415的角位移传感器模块中的90改为45，对转速的积分模块中的角度初值应由原来的[060 30]改为[0 3015]。这样就可以把6/4极SRM转换12/8极SRM。

　　3.12/8极SRM模型的仿真验证

　　在MATLAB2006Ra中提供的例子power_SwitchedReluctanceMotor.mdl的基础上进行仿真验证。

　　6/4极SRM的电感周期是90度，12/8极SRM的电感周期是45度。当12/8极SRM的转速是6/4极SRM的1/2时，两者的电感变化时间周期是相等的，若12/8极SRM开通角和关断角是6/4极SRM的1/2，则两者的通电时间相同。若两电机的电感参数完全相同，母线电压也相同，则磁链变化相同，对应的电流也相同。6/4极SRM电感对角度的变化率是12/8极SRM的1/2，同样电流波形时，12/8极SRM的电磁转矩是6/4极SRM的2倍[2]。

　　根据上述分析，对比实例中的6/4极SRM与改进的12/8极SRM仿真结果，可验证12/8极模型的正确性。仿真时须设置的参数如表3-1，表中未列出的参数采用模型中原模型的参数值。将转动惯量设置为100的目的是使电机的转速在仿真时间内维持恒定。

　　表31 模型验证时电机参数表 参数 转动惯量(kg.m.m) 开通角(度) 关断角(度) 初始转速(转/分) 6/4极SRM 100 45 74 2400 12/8极SRM 100 22.5 37 1200 两模型的仿真结果如图3-2所示。从中可以看出，在上述仿真参数下，两模型的磁链波形和电流波形相同，12/8极SRM的转矩是6/4极SRM的两倍，这与前面的分析一致，从而说明12/8极SRM的模型是正确的。

图32三相6/4极SRM和三相12/8极SRM仿真模型验证仿真波形

　　4.SRD仿真模型与实际系统的对比验证

　　将12/8极SRD仿真模型与实际的SRD在额定状况下，采用相同的电机、电路参数设置所得电机输出电流波形对比，来验证该模型的正确性。

　　试验装置由SRM、控制器、转矩转速测试仪、调压器、负载电机和TDS3014B示波器组成。试验对象是一台三相12/8极SRM，其额定功率是37kW，额定转速1500r/min。

　　仿真模型中的电机、电路参数是直接从试验系统中测量获得或根据试验装置参数计算而来[3]。其中供电电源采用电压值为380V，频率50Hz的三相交流电源;由于使用132kW控制器来控制37kW电机，因此直流滤波电容C=6800uF。其它电机参数见表4-1：

　　表41 电机参数表 定子内阻 转动惯量J 摩擦系数 开通角 关断角 转速 最大电感 饱和电感 最小电感 最大电流 最大磁链 Ω kg.m.m N.m.s 度 度 r/min mH mH mH A V.s 0.1328 0.2889 0.01　 22.5 36.525 1500 16 2 2 200 0.95 按上述参数对SRD仿真和试验，所得结果如图4-2、图4-3、图4-4所示：

　　图42仿真所得直流侧电流波形图

　　图43 试验所得直流侧电流波形图

　　由图32的仿真所得输出电流波形和图33的试验所得输出电流波形，可以看出，二者波形形状基本一致。

　　图44 试验电流波形的详细数据

　　为了方便对比，将仿真和试验所得数据读出，图4-4为试验所得数据，试验是通过测量直流母线上的采样电阻的电压来间接测量其电流的[4]，因此，要对所得数据进行计算才能得到直流母线的电流。相关数据如下：

采样电阻为51，示波器的变比为5000:1，试验所得采样电阻上的电压峰-峰值为1.880V，因此直流母线电流幅值计算为：

而对仿真所得直流母线电流幅值的读数为185，两者仅差0.38%，从二者的幅值来看，也基本一致。试验所得直流侧电流与仿真所得直流侧波形的对比验证了SRD仿真模型的正确性。

 1/2    1 2 下一页 尾页