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基于IRMCK201的永磁同步电机伺服系统的研究

作　者: 夏雨
导　师: 王双红
学　校: 华中科技大学
专　业: 电机与电器
关键词: 交流伺服永磁同步电机弱磁控制 IRMCK201 TMS320LF2407A
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

永磁同步电机伺服系统以其控制简单、动态响应快、效率高、价格便宜等优点,业已成为交流伺服系统的主流。其控制器多采用DSP通过软件来实现电机控制。近些年国外出现了一些基于FPGA平台的专用交流伺服控制芯片,它们通过硬件来实现电机控制算法,相对于DSP更容易组建交流伺服系统。本文以永磁交流同步电机为控制对象,采用IR公司的交流伺服控制芯片IRMCK201设计了一套永磁伺服系统,并进行了仿真和实验研究。主要内容如下:本文首先简要介绍了永磁交流伺服的发展过程,比较了直接转矩控制和矢量控制这两种应用最为广泛的控制策略,并在国内外最新研究成果的基础上,以IRMCK201为例介绍了专用电机控制芯片的设计思想,并分析了永磁伺服将来可能的发展趋势。以理想化条件下永磁同步电机的数学模型为基础,分析了本系统采用的I_d=0的矢量控制策略的优点;对弱磁控制的过程进行了一定的理论探讨,结合本系统采用的电机,得出内置式永磁同步电机(IPMSM)比表面式永磁同步电机(SPMSM)更适合弱磁控制的结论。介绍了SVPWM技术的原理及数字化实现方法,分析了永磁伺服系统的控制环路,并给出了其最简形式。在MATLAB/Simulink平台下,对本课题设计的伺服系统进行了仿真研究与分析。基于TI的DSP TMS320LF2407A和IRMCK201芯片设计了一套伺服控制系统,详细介绍了该系统的硬件整个设计过程。基于硬件平台用C语言编写了一套控制软件,解决了两个芯片间通讯的问题,并给出了IRMCK201上各个关键寄存器的意义和配置方法。最后在空载条件下,针对该永磁伺服控制系统进行了实验分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 伺服系统发展概况  8-9
  1.2 永磁交流伺服系统的现状和发展趋势  9-10
  1.3 本文研究的主要内容  10-12
2 永磁同步电机的数学模型及I_d＝0 的矢量控制方式  12-21
  2.1 永磁同步电机的数学模型  12-17
  2.2 I_d=0 矢量控制方式  17-20
  2.3 本章小结  20-21
3 永磁同步电机的弱磁控制研究  21-27
  3.1 最大转矩/电流轨迹  21-23
  3.2 最大输出功率轨迹  23-24
  3.3 弱磁控制策略  24-26
  3.4 本章小结  26-27
4 PMSM 伺服系统的仿真  27-40
  4.1 空间矢量SVPWM 控制技术  27-34
  4.2 伺服系统的控制环路  34-36
  4.3 PMSM 伺服系统的MATLAB 仿真  36-39
  4.4 本章小结  39-40
5 PMSM 伺服系统硬件的设计  40-53
  5.1 IRMCK201 和TM5320LF2407A 芯片功能介绍  40-42
  5.2 基于IRMCK201 和2407A 的PMSM 伺服系统硬件电路的设计  42-52
  5.3 本章小结  52-53
6 PMSM 伺服系统的软件设计  53-62
  6.1 DSP 与IRMCK201 的通讯程序设计  53-56
  6.2 寄存器的配置  56-61
  6.3 本章小结  61-62
7 实验与分析  62-66
  7.1 伺服系统的实验  62-66
全文总结  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

基于IRMCK201的永磁同步电机伺服系统的研究

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