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基于TMS320F28035的永磁同步电机伺服驱动器硬件设计

作　者: 蒋书斌
导　师: 朱荣明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 永磁同步电机 注塑机机械手伺服控制系统 专用伺服驱动器数字信号处理器
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


永磁同步电机具有功率密度高、体积小、低转动惯量、损耗低以及效率高等优点,在基于中低容量电机的运动控制系统中得到了广泛的应用。在注塑机机械手伺服控制系统中,现有货架产品的伺服驱动器功能齐全、价格贵,但很多功能在注塑机机械手伺服控制系统中用不到,出现资源浪费的现象,而有些需要的功能并不具备,比如机械手零点位置检测、机械手极限位置检测等。本文旨在研究设计一款既能够满足注塑机机械手伺服控制系统的功能需求,又具有高性价比的专用伺服驱动器。本文首先介绍了伺服驱动器设计时所需要的相关理论知识,针对注塑机机械手伺服控制系统的实际需求,从功能、性能和电气参数上对专用伺服驱动器作了设计定位,并对控制电路、主功率电路和功率驱动电路提出了具体的设计要求。然后根据具体的设计要求对各个模块的电路给出了详细的硬件设计,并对电路中主要元器件的参数做了详细的分析和计算。在器件选型时,(?)理器选用的是TI公司的电机控制专用数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F28035,功率驱动电路中采用了智能化的集成功率模块(IPM)等。本文在最后对所设计的硬件系统做了初步的硬件调试,验证了硬件系统的部分功能,为今后工作的继续开展奠定了基础。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 课题研究的背景和意义  7-8
  1.2 论文的主要内容安排  8-11
第二章 伺服驱动器设计相关的理论知识介绍  11-25
  2.1 永磁同步电机的结构和特点  11-13
    2.1.1 永磁同步电机的结构  11-12
    2.1.2 永磁同步电动机的特点  12-13
  2.2 永磁同步电机的数学模型  13-15
  2.3 逆变器相关知识介绍  15-16
  2.4 电流检测方法介绍  16-18
    2.4.1 采用采样电阻检测电流  16
    2.4.2 采用霍尔电流传感器检测电流  16-17
    2.4.3 采用电流互感器检测电流  17-18
  2.5 速度检测方法介绍  18-22
    2.5.1 编码器测量系统  18-19
    2.5.2 M法测速  19-20
    2.5.3 T法测速  20-21
    2.5.4 M/T法测速  21-22
  2.6 伺服控制系统中再生能量的处理方式介绍  22-24
    2.6.1 电阻消耗方式  22-23
    2.6.2 电容储能方式  23-24
    2.6.3 逆变回馈方式  24
  2.7 本章小结  24-25
第三章 永磁同步电机伺服驱动器的硬件总体设计  25-37
  3.1 伺服驱动器的设计定位  25-26
  3.2 伺服驱动器主要电路的具体设计要求  26-34
    3.2.1 控制电路设计要求  26-28
    3.2.2 主功率电路设计要求  28-29
    3.2.3 功率驱动电路设计要求  29-34
  3.3 伺服驱动器的硬件总体架构  34-35
  3.4 本章小结  35-37
第四章 永磁同步电机伺服驱动器的硬件详细设计和调试  37-63
  4.1 DSP控制电路  37-40
    4.1.1 DSP控制芯片的选型  37-38
    4.1.2 DSP最小系统及其外围电路  38-40
  4.2 主功率电路的设计  40-44
    4.2.1 整流滤波电路  40-43
    4.2.2 软启动电路  43-44
  4.3 功率驱动电路  44-48
    4.3.1 智能功率模块  45-47
    4.3.2 IPM外围隔离控制电路  47-48
  4.4 电流检测电路  48-51
    4.4.1 采样电阻的选取  48-49
    4.4.2 光耦隔离器件的选取  49
    4.4.3 信号调理电路  49-51
  4.5 速度位置检测电路  51-52
  4.6 机械手零点位置和极限位置检测电路  52-53
  4.7 刹车电路  53-54
  4.8 总线电压采样和回生处理电路  54-58
    4.8.1 总线电压采样电路  54-56
    4.8.2 回生处理电路  56-58
  4.9 系统的硬件调试  58-61
    4.9.1 硬件调试和焊接时需要注意的事项  58-59
    4.9.2 系统的模块化调试验证  59-61
  4.10 本章小结  61-63
第五章 总结与展望  63-65
  5.1 工作总结  63-64
  5.2 展望  64-65
致谢  65-67
参考文献  67-71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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