开关磁阻电机SRM（Switched Reluctance Motor）是跟着电力电子、微电脑和操控技能的迅猛发展而呈现的一种新式调速驱动体系，具有结构简略、工作牢靠及功率高级杰出特色，成为沟通、直流和无刷直流电动机调速体系强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛重视[1]。
本文以32位ARM Cortex M3内核的高功用微处理器STM32F103为中心，规划完结了低压SRM操控器，具有高功用和低成本的特色。所操控的SRM为三相12/8极结构。操控器规划目标为：额外作业电压48 V，功率500 W，转速1 300 r/min。
1 SRM操控体系
1.1 SRM驱动体系
SRM驱动体系首要由SRM和操控器两大部分组成。本文所规划的操控器包含处理模块、功率改换器和检测模块等部分。处理模块依据反应回来的SRM相电流及方位检测信号操控功率改换电路内部开关管的导通时刻和关断时刻，然后操控SRM的电磁转矩、转速与转向[2]。其结构如图1所示。
1.2 操控器规划
1.2.1 处理器模块
处理器模块首要由主处理器、外围振荡电路和复位电路等辅佐电路组成，选用了以ARM Cortex M3为内核的STM32F103处理器。
STM32F103主频72 MHz，核算功用1.25 DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法。内置模块包含2个16通道12 bit DC、32 KB~128 KB零等候周期闪存程序存储器、6 KB~20 KB SRAM、7个定时器；-40 ℃～+105 ℃的工业级温度规模。适用于电机数字操控、工业自动化、数据收集和遥测等范畴。
本文选用了STM32F103的3个Timer端口与内置在SRM内的3个霍尔方位传感器逐个相连，用以收集转子的方位信息，并以此来核算SRM的转速。选用了5路ADC输入端口衔接3路霍尔电流传感器、1路霍尔电压传感器，以及转把内置霍尔传感器。选用3路PWM信号衔接到功率改换器作为功率改换器的上开关管驱动信号，3路I/O信号作为下开关管驱动信号。
1.2.2 功率改换器
选用三相不对称半桥式结构规划功率改换器，开关管选用大电流MOSFET功率器材IRF540，额外电流28 A，额外电压100 V。所规划的不对称半桥的电路图如图2所示。MOSFET的栅极驱动选用了大电流光耦HCPL3120。
1.2.3 反应模块
本文别离选用霍尔电流、电压和方位传感器完结反应模块。
选用四通道比较器芯片LM339规划三相电流迟滞斩波电路，如图3所示。内部发生参阅电压后与电流反应电路收集到的电压信号进行比较，再依据斩波要求输出操控开关管的信号，然后到达斩波的操控意图。
2 操控软件规划
本规划中软件程序首要包含主程序、初始化子程序、中止服务子程序。按需求完结的功用，可分为方位检测模块、反应操控模块、换相操控模块。这些功用模块都是经过中止服务程序完结的。而模块化的编程处理办法使得程序之间的相关最小化，以利于程序的调理和完善。
2.1 SRM工作形式
SRM在低于基速以下工作时，常选用电流斩波操控(CCC)办法，以防止过大的电流和磁链峰值，获得恒转矩机械特性[3]。常见的CCC办法是坚持注册角θon、关断角θoff不变，经过主开关器材的屡次导通和关断将电流约束在给定的上下限值之间，并籍此操控转矩。
在中低速下，可选用调理相绕组外加电压有用值的电压调理操控（VC）办法，其完结办法是经过PWM占空比完结电压份额调理。
SRM在高速工作时，常选用改动θon、θoff的视点方位操控(APC)办法来完结转矩和调速调理[4]。
2.2 主程序
主程序完结操控软件大部分功用。这些功用包含操作输入处理（发动/中止/转向）、转速调理、PWM输出以及I/O口选相信号的输出等。操作输入处理用来处理由操控面板输入的发动、中止、转向以及加减速等信号。转速调理先核算速度误差以及误差改变率，然后核算出PWM的占空比，并由定时器TIM3发生PWM信号输出，对电机速度进行操控。I/O口的换相信号输出依据反应的方位信号来挑选某一相通电，驱动电机工作。
速度反应环规划在主程序中工作，依据采样时刻判别当时的状况，然后依据时刻核算当时的速度并由此得到所需的占空比，然后输出PWM驱动SRM工作。
选用中止子程序来完结关于实时性要求较高的功用，包含方位信号捕获中止子程序和定时器中止子程序。
2.3 换相操控
从SRM电机本体上装置的方位传感器发生3路信号传给CPU，体系使用是软件中止和查询办法相结合的中止办法，以精确读取方位信号，然后该服务中止程序依据这3个方位信号电平的值给对应的MOS管导通信号。
3 测验及成果剖析
测验环境包含12/8结构的500 W SRM电机一台，所规划的操控器为100 V 50 kVA直流电源体系，负载为ZF200 KB电磁测功机。
3.1 0.5 Nm轻载，1 250 r/min测验
图4为轻载时A相方位、上下管驱动及相电流信号。上管选用PWM调理电流，下管担任开关换相。此刻PWM占空比很小，有用电流不会导致进入斩波形式，电流波形为阶梯式上升和下降。
3.2 3.5 Nm重载，700 r/min测验
图5为重载时A相方位、上下管驱动及相电流信号。此刻上管仍选用PWM调理电流，下管担任开关换相。此刻PWM占空比很大，有用电流导致进入CCC形式。
图6为重载时A、B、C三相电流信号及A相电压信号。当上下主开关管一起导通时，此刻绕组的电压与电源电压持平；当上管关断，下管翻开时因为续流二极管的效果使得绕组两头等电位，由此测得此刻的相电压为0；当上、下管悉数关断时，绕组电流经过续流二极管返还给电源，此刻电压为反向偏压。当绕组电能开释结束时，其绕组两头电压为零。
本文选用ARM Cortex M3内核芯片STM32F103规划了三相12/8极SRM操控器。测验标明，所规划的体系能完结不对称半桥结构功率改换器的驱动，继而可用于完结CCC、APC等体系操控形式。
