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基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统实现

作　者: 苏艳辉
导　师: 赵辉
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 伺服系统矢量控制死区补偿 M/T法
分类号: TM921.541
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在高精度的伺服控制系统中,永磁同步电机已逐渐取代直流电机控制系统成为主流。本课题以高性能电机控制芯片TMS320F2812为核心,设计实现了永磁同步电机伺服控制系统,并对死区补偿和测速两个关键环节进行理论分析。首先,基于永磁同步电机的数学模型,分析了矢量控制原理及其电流控制方法。采用了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的逆变驱动技术,详细分析了其原理,给出了具体实现方案。同时,在Matlab/Simulink下搭建了永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,作为系统分析和开发的基础。其次,给出了伺服控制系统的具体实现方案。包括系统的硬件组成和软件设计。并以伺服系统试验平台进行了试验。试验结果验证了系统实现设计的可行性。然后,研究了矢量控制系统的死区补偿问题。针对逆变器死区造成电机驱动电压和电流的畸变问题,提出了硬件和软件两种死区补偿方法,并以实验验证了软件死区补偿的有效性。最后,研究了交流伺服系统的测速问题。对比分析了各种数字测速方法并给出了它们在DSP上的实现,分析和试验结果对于数字测速方法的应用提供了参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8
  1.2 交流伺服系统的发展现状  8-11
    1.2.1 电机制造技术  8-9
    1.2.2 电力电子技术  9-10
    1.2.3 传感器技术  10
    1.2.4 微处理器技术  10-11
  1.3 永磁同步电机伺服控制技术  11-14
    1.3.1 永磁同步电机伺服控制的现状  11-12
    1.3.2 永磁同步电机伺服控制的发展趋势  12-14
  1.4 本文主要工作内容  14-15
第2章永磁同步电机的矢量控制  15-28
  2.1 永磁同步电机的数学模型  15-17
  2.2 永磁同步电机矢量控制  17-18
  2.3 空间矢量脉宽调制及其数字化实现  18-22
    2.3.1 空间矢量调制的原理  18-20
    2.3.2 空间矢量调制的数字化实现  20-22
  2.4 永磁同步电机矢量控制系统的仿真分析  22-27
    2.4.1 PMSM模块  22
    2.4.2 SVPWM模块  22-24
    2.4.3 坐标变换及逆变器模块  24-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章伺服控制系统的软硬件实现  28-43
  3.1 伺服控制系统的硬件实现  28-33
    3.1.1 伺服控制系统的组成  28-29
    3.1.2 控制模块  29-31
    3.1.3 功率模块  31
    3.1.4 传感和保护电路  31-33
  3.2 伺服控制系统的软件设计  33-40
    3.2.1 系统软件总体结构  33-34
    3.2.2 主程序流程  34
    3.2.3 定时器中断服务例程  34-35
    3.2.4 SVPWM生成程序  35-37
    3.2.5 数字化PID实现与改进  37-40
  3.3 伺服控制系统实现的仿真与试验  40-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章逆变器死区效应分析及其补偿  43-51
  4.1 矢量控制永磁同步电机死区效应分析  43-46
  4.2 矢量控制永磁同步电机死区补偿方法的分类  46-47
  4.3 矢量控制永磁同步电机死区效应补偿  47-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章测速方法研究  51-64
  5.1 数字测速方法  51-56
    5.1.1 常用的数字测速方法  51-55
    5.1.2 常用数字测速方法评价  55-56
  5.2 测速方法在DSP上实现  56-63
    5.2.1 M法在DSP上的实现  56-58
    5.2.2 T法在DSP上实现  58-60
    5.2.3 M/T法DSP实现  60-63
  5.3 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统实现

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