学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于dsPIC的交流永磁同步电机驱动器研究与设计

作　者: 董卫虎
导　师: 路青起; 常铎
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 交流永磁同步电机 伺服驱动器 电压空间矢量变换 PI调节器
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 82次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


工业现代化发展水平是衡量一个国家综合国力水平的重要因素,电机是这些工业设备的动力来源,是设备正常运行的保障,这就使得对电机控制的研究就显得尤为迫切,开发具有高位置精度、宽调速范围,智能化、响应速度快、高可靠性的伺服驱动器成为现在的研究热点,近年来生产交流永磁同步电机驱动器的公司如雨后春笋般地出现。随着高性能数字信号处理器出现,先进的电机控制理论的发展和高性能电力电子器件的出现,为开发高性能的电机调速控制系统提供了良好的保证。本文采用微芯公司的dsPIC30F4011为核心器件,开发用于工业缝纫机的交流永磁同步电机驱动器,并在硬件系统上进行了相关的实验。本文首先对交流永磁同步电机的数学模型进行分析,深入研究交流永磁同步电机矢量控制原理和常用的控制策略。通过对比各种控制策略的优缺点最终选择id=0的控制策略加电压空间矢量控制作为电机控制的算法基础,文章对电压空间矢量控制算法进行了详细的推理论证,为软件实现提供了有力的依据。然后,对驱动器的硬件电路每个部分进行了详细的论述。并且在MPLAB IDE开发环境下利用C语言编写代码,实现了电机控制的速度环控制,给出了电机控制中程序设计中关键程序的流程图,如电机初始位置的定向、电流采样、电压采样、编码器位置反馈速度计算以及PI调节等。最后在硬件平台上,对软件算法进行调试验证,实验结果证明本交流永磁同步电机驱动器可以满足工业缝纫机的速度控制的需求。最后,对本设计存在的问题进行总结,提出对本系统后续需要提高的地方。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 本课题研究的背景以及意义  9-10
  1.2 交流永磁同步电机简介  10-13
    1.2.1 电机的分类  10-11
    1.2.2 永磁同步电机的组成结构  11-12
    1.2.3 永磁同步电机的特点  12-13
  1.3 交流永磁同步电机驱动器的研究现状及发展趋势  13-18
    1.3.1 交流伺服系统的性能指标  13-14
    1.3.2 交流伺服调速系统的研究现状  14-17
    1.3.3 永磁同步电动机控制器的发展趋势  17
    1.3.4 无位置传感器控制技术  17-18
  1.4 全文安排以及主要内容  18-19
2 交流永磁同步电机矢量控制数学原理  19-39
  2.1 永磁同步电机数学模型  19-24
    2.1.1 永磁同步电机三相静止坐标系下的模型  19-20
    2.1.2 静止三相坐标系到静止两相坐标系的变换  20-22
    2.1.3 定子两相坐标系到转子两相旋转坐标系变换  22-24
  2.2 永磁同步电机控制策略  24-28
    2.2.1 i_d=0控制  25-26
    2.2.2 最大转矩电流比控制  26-27
    2.2.3 Cosφ=1控制  27-28
    2.2.4 弱磁控制  28
  2.3 电压空间矢量调制SVPWM技术  28-34
    2.3.1 SVPWM法则推导  31-32
    2.3.2 七段式SVPWM状态切换  32-34
  2.4 SVPWM控制算法  34-39
    2.4.1 合成矢量U_(ref)所处扇区N的判断  34-35
    2.4.2 基本电压矢量作用时间计算和PWM波形的合成  35-39
3 交流永磁同步电机驱动器硬件实现  39-48
  3.1 系统硬件总体方案  39-40
  3.2 主控芯片介绍  40-41
  3.3 dsPIC外围电路设计  41-45
    3.3.1 电流检测电路  41-42
    3.3.2 转子位置检测电路  42-43
    3.3.3 过压保护电路及制动电路  43-44
    4.3.4 浪涌保护电路  44-45
  3.4 开关电源电路设计  45-46
  3.5 智能功率模块电路设计  46-48
4 交流永磁同步电机驱动器软件实现  48-53
  4.1 开发软件简介  48
  4.2 软件结构说明  48-49
  4.3 初始位置定位  49-51
  4.4 三环PI控制实现  51-52
  4.5 生成PWM波程序设计  52-53
5 系统仿真及实验测试  53-63
  5.1 交流永磁同步电机控制系统仿真模型建立  53-59
    5.1.1 位置、速度和电流调节模块  53-54
    5.1.2 电压坐标变化模块  54
    5.1.3 SVPWM模块  54-57
    5.1.4 电流变换模块  57-59
  5.2 实验测试  59-63
    5.2.1 系统电流测试  60-61
    6.2.2 转速测试  61-63
总结  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-71

相似论文

  1. 基于FPGA的运动控制系统设计,TM341
  2. SMT贴片机控制系统的硬件设计与调试以及协调控制方法探讨,TN405
  3. 交流永磁同步电机伺服驱动器研究,TM341
  4. 电子镇流器控制方法仿真平台,TM923.61
  5. 基于DSP的移相全桥ZVZCS直流变换器研究,TM46
  6. 挖掘机遥控操作系统的研究,TP872
  7. 内燃机车蓄电池组充电系统的设计,TM912
  8. 异步电动机矢量控制变频调速系统产品化研制,TM343
  9. 永磁同步直线电机伺服控制关键技术研究与实现,TM359.4
  10. 细纱机卷绕伺服系统的研制,TS103.7
  11. 基于DSP的小型发电机控制系统设计,TM31
  12. 基于ST7MC的无刷直流电机控制系统设计,TM33
  13. 并联型有源电力滤波器的电流数字控制技术,TM76
  14. 交流永磁同步电机伺服系统分析与设计,TM341
  15. 基于DSP的移相全桥ZVZCS直流变换器研究,TM46
  16. 电动轮椅的建模与轨迹控制的仿真研究,TH789
  17. 基于DSP数字控制的S~2PFC变换器的研究,TM46
  18. 永磁同步电动机高效驱动控制系统设计,TM341
  19. 基于DSP的轮式移动机器人控制系统设计,TP242
  20. 双馈异步风力发电机在电网电压不对称故障条件下的运行研究,TM315

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
© 2012 www.xueweilunwen.com