学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

三相永磁同步电机伺服控制系统设计与仿真

作　者: 李晓刚
导　师: 王利平
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 永磁同步电机矢量控制空间电压矢量定子电流
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 196次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

交流永磁同步电动机(PMSM)凭借其小的转动惯量、小的体积、大力矩等优点,成为各种中小功率、高精度场合下的首选执行元件。如何对交流电动机进行变频调速一直是一个令人困惑的问题,因此研究用PMSM来作为伺服控制的驱动器是最迫切要解决的问题。PMSM制造技术的不断改进、电力电子器件和面向电机控制芯片性能的不断完善,都保证了PMSM矢量控制算法的快速实现。本文采用TI公司专门为电动机控制设计的专用处理芯片TMS320F2812 DSP为核心控制器,完成了以PMSM为执行元件、SVPWM为控制算法的电流和速度双闭环PI伺服控制系统。首先,从坐标变换入手介绍了矢量控制的基本原理,建立了PMSM的数学模型,介绍了PMSM的四种控制策略,并选定id=0控制为本系统的控制策略,给出了以电流环、速度环双闭环控制系统原理框图。其次,研究了永磁同步电机转子初始位置的检测方法,选择用增量式光电编码器来进行初始位置检测、测速和位置检测。研究了用TMS320F2812 DSP实现SVPWM设计的具体方法,选定用七段式实现SVPWM调制。在此基础上进行了硬件设计,如整流、逆变、光耦隔离、转速和位置检测、电流检测等电路。在软件方面利用了模块化思想,研究了定时器T1下溢中断子程序和捕获中断子程序。最后,利用Matlab/Simulink对控制系统进行了模拟和仿真,并对空载和带负载两种情况进行了仿真实验,得出了这两种情况下的转速、电磁力矩和电流的仿真实验波形,并进行了对比,验证了该控制系统的正确性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 交流伺服控制系统的发展  7-9
  1.2 永磁同步电动机伺服控制系统相关技术的发展  9-11
    1.2.1 电力电子器件的发展  9-10
    1.2.2 矢量控制理论  10
    1.2.3 数字控制芯片的发展  10-11
  1.3 永磁同步电动机初始位置检测  11
  1.4 本文的主要工作  11-13
2 PMSM矢量控制原理与控制策略  13-19
  2.1 坐标变换  13-15
    2.1.1 Clark变换  14-15
    2.1.2 Park坐标变换  15
  2.2 PMSM数学模型  15-16
  2.3 永磁同步电动机的控制策略  16-17
    2.3.1 SVPWM空间矢量控制技术  16
    2.3.2 PMSM的矢量控制策略  16-17
  2.4 控制策略的选取及其原理框图  17-19
3 SVPWM在DSP上的设计实现  19-37
  3.1 空间电压矢量调制概述  19-23
  3.2 PMSM位置及电流检测  23-25
    3.2.1 PMSM转子初始位置及其实时位置检测  23-24
    3.2.2 相电流的检测与采集  24-25
  3.3 电压矢量所在区域的判断方法及其推导过程  25-27
  3.4 矢量作用时间的计算  27-29
  3.5 逆变器能够输出的最大不失真圆形磁场边界的推导  29-31
  3.6 比较寄存器的赋值  31-37
    3.6.1 七段式SVPWM  31-34
    3.6.2 五段式SVPWM  34-37
4 矢量控制系统硬件原理设计  37-45
  4.1 控制系统的总体结构设计  37
  4.2 控制系统硬件介绍  37-39
    4.2.1 TMS320F2812性能概述  38
    4.2.2 DSP集成环境CCS3.3介绍  38-39
  4.3 功率驱动电路介绍  39-45
    4.3.1 整流电路介绍  39
    4.3.2 逆变电路介绍  39-41
    4.3.3 PWM信号高速光耦隔离电路  41-42
    4.3.4 电流检测电路  42-43
    4.3.5 电动机转速及位置检测电路  43-45
5 矢量控制系统的软件设计  45-51
  5.1 引言  45
  5.2 矢量控制系统的软件整体构成  45
  5.3 旋转角度的定位  45-48
    5.3.1 初始位置定位程序  46-47
    5.3.2 角度的计算  47-48
  5.4 转速的计算  48-49
  5.5 PWM定时器T1下溢中断子程序  49-51
6 PMSM速度和电流双闭环控制系统建模与仿真  51-61
  6.1 系统的建模介绍  51
  6.2 各个模块的建模与搭建  51-57
    6.2.1 逆变器模块、电机模块及检测模块  51-53
    6.2.2 PI控制器模块  53
    6.2.3 坐标变换模块  53-54
    6.2.4 SVPWM产生模块  54-57
  6.3 SVPWM系统仿真与验证  57-60
  6.4 结语  60-61
7 总结与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-66

三相永磁同步电机伺服控制系统设计与仿真

内容摘要

全文目录

相似论文