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基于Holtz结构中点箝位型拓扑的永磁同步伺服驱动系统的研究

作　者: 汪正玲
导　师: 姜卫东
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 永磁同步电机矢量控制三电平脉宽调制 DSP
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

三相永磁同步电机在节约电能方面具有非常广阔的前景，此外，它还具有结构简单、体积小、效率高、转动惯量低、转矩电流比高、易于散热和维护简单等优点，尤其是新型永磁材料的出现，永磁同步伺服电机越来越受到人们的青睐，并逐步代替异步电机和直流电机在许多领域的应用，将成为未来的一个发展趋势。对永磁同步电机控制方式的研究是将永磁同步电机应用到伺服领域的关键。从同步电机的数学模型可以看出，经过坐标变换，解耦后归结为对交轴和直轴电流的控制。如采用按转子磁场定向的矢量控制技术，即是将定子电枢电流矢量分解为转子磁势方向相同的d轴电流和与其垂直的q轴电流。d轴磁势起消弱转子磁势，q轴磁势反应电磁转矩的大小。经过坐标变换分别对d轴和q轴电流进行变换控制。这样，利用矢量控制可以实现永磁同步电机和直流电机一样具有优良的调速性能，到达高性能的伺服控制。文章除了研究永磁同步电机控制方式以外还重点研究了三电平脉宽调制策略，给出了开关PWM波的计算公式，相邻三矢量的作用时间和作用次序。然后利用Matlab\Simulink搭建了逆变器的数学模型，仿真出该调制算法中的逆变器输出波形，谐波含量。最后以2KW永磁同步电机为实验对象在实验室搭建的实验平台上进行了控制系统的调试实验并给出了实验结果。控制芯片采用Freescale公司的MC56F8345芯片，该芯片专门针对电机控制领域的应用。软件平台在DSP集成开发环境Codewarrior中采用C语言根据控制系统的要求进行了程序编写、调试等，实验结果表明该控制系统方案设计具有良好的动静态特性，在额定负载下正常运行，达到预计的效果。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
致谢  11-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景和意义  12
  1.2 永磁同步电机及其优势  12-13
  1.3 功率器件的发展  13-14
  1.4 矢量控制技术的发展  14-15
  1.5 三电平控制结构的应用  15-17
  1.6 本文研究的主要目的和主要内容  17-18
第二章硬件电路  18-26
  2.1 系统概述  18-19
    2.1.1 MC56F8345开发系统外围结构  18
    2.1.2 MC56F8345概述  18-19
  2.2 三电平逆变电路的设计  19-20
  2.3 驱动电路设计  20-22
  2.4 检测电路设计  22-25
    2.4.1 电流检测电路的设计  22
    2.4.2 电流保护电路  22-23
    2.4.3 转子位置和速度检测电路  23-25
  本章小结  25-26
第三章三电平SVPWM控制算法  26-41
  3.1 目的及主要内容  26
  3.2 开关管中点嵌位三电平逆变器拓扑结构  26-29
  3.3 SVPWM控制算法的实现  29-34
  3.4 三电平逆变器的matlab仿真  34-39
  本章小结  39-41
第四章永磁同步电机矢量控制  41-50
  4.1 转子结构及物理模型  41-43
  4.2 坐标变换原理  43-45
  4.3 d-q坐标系下矢量方程  45-46
  4.4 磁场矢量控制的原理  46-47
  4.5 id=0控制方案的实现  47-48
  4.6 id=0软件实现流程图  48
  本章小结  48-50
第五章中点电位平衡问题的研究  50-55
  5.1  50-54
    5.1.1 长矢量[200]状态时的等效电路  50-51
    5.1.2 中矢量[210]状态时的等效电路  51
    5.1.3 小矢量[100]和[211]状态时的等效电路  51-52
    5.1.4 零矢量[000]状态时的等效电路  52-54
  本章小结  54-55
第六章永磁同步电机控制系统的实现  55-62
  6.1 系统的软件编程  55-61
  本章小结  61-62
总结与展望  62-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67-68

基于Holtz结构中点箝位型拓扑的永磁同步伺服驱动系统的研究

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