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基于DSP的交流伺服系统最大转矩电流比控制的研究

作　者: 姜禹强
导　师: 康尔良
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: PMSM SVPWM 线性解耦控制 最大转矩电流比
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 310次
引　用: 3次
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内容摘要


随着现代控制技术、计算机技术以及电力电子器件的发展,交流伺服系统作为数控机床、工业机器人等的重要驱动部件,其相关技术发达国家已经达到了很高的水平,在现代工业生产中获得了广泛的应用。因此,在我国研究和开发交流伺服控制系统具有十分重要的现实意义。本文首先分析了永磁同步电机(PMSM)的矢量控制数学模型,利用静止坐标系和同步旋转坐标系变换原理实现电机状态变量之间的解耦控制,实现系统的线性控制。在此基础上,分析了PMSM的i d为零的控制方式和最大转矩电流比控制方式。本文所述交流伺服系统采用SVPWM实现交流伺服系统控制。利用建立的PMSM数学模型和最大转矩电流比控制算法,在Matlab/Simulink平台实现了交流伺服系统i d为零的控制方式和最大转矩电流比控制方式的仿真,通过仿真验证了系统模型和控制算法的正确性。采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2810为核心控制芯片进行了控制系统的硬件和相关软件设计。硬件部分包括:功率单元、系统控制单元、系统保护电路、电流检测和速度检测电路;软件部分包括:主程序、定时器中断服务子程序、SVPWM子程序、调节器子程序,给出了软件程序流程图。最后,对交流伺服系统进行了实验研究,通过实际测试分析基本实现了该系统的控制性能,为进一步开发具有高性能的位置伺服系统奠定了基础。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第1章 绪论  12-21
  1.1 本文研究的目的与意义  12-13
  1.2 永磁同步伺服技术的发展现状  13-20
    1.2.1 永磁同步电机的发展现状  13-14
    1.2.2 永磁同步电动机控制策略  14-15
    1.2.3 永磁交流伺服驱动器的发展  15-16
    1.2.4 永磁交流伺服驱动器的控制技术  16-18
    1.2.5 永磁同步电动机伺服系统的发展趋势  18-20
  1.3 课题研究的主要内容  20-21
第2章 永磁同步电动机的数学模型  21-30
  2.1 前言  21
  2.2 坐标变换  21-22
  2.3 永磁同步电机数学模型  22-26
    2.3.1 三相abc 坐标系下的PMSM 模型  23
    2.3.2 d-q 坐标系下的PMSM 模型  23-26
  2.4 永磁同步电机的矢量控制  26-29
    2.4.1 i_d =0 控制  27
    2.4.2 转矩电流比最大控制  27-28
    2.4.3 弱磁控制  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章 伺服系统的建模仿真  30-49
  3.1 SVPWM 技术  30-38
    3.1.1 基本电压空间矢量  31-34
    3.1.2 合成参考相电压  34-38
  3.2 永磁同步电机适量控制系统的 Simulink 仿真  38-44
    3.2.1 扇区判断模块  38-39
    3.2.2 X Y Z 计算模块  39
    3.2.3 时间计算模块  39-41
    3.2.4 空间矢量切换点  41-42
    3.2.5 生成SVPWM 波形模块  42
    3.2.6 同步电机  42-43
    3.2.7 PMSM 控制系统仿真  43
    3.2.8 转矩电流比最大的PMSM 控制系统仿真  43-44
  3.3 仿真结果分析  44-47
  3.4 本章小结  47-49
第4章 伺服系统硬件电路设计  49-59
  4.1 系统结构  49-50
  4.2 系统主电路  50-51
  4.3 系统驱动电路  51-52
  4.4 系统检测电路  52-54
    4.4.1 电流检测电路  52-53
    4.4.2 位置检测电路  53-54
  4.5 系统显示电路  54-55
  4.6 系统保护电路  55-57
    4.6.1 过电压检测保护电路  56
    4.6.2 过电流检测保护电路  56-57
  4.7 通信接口电路  57-58
  4.8 本章小结  58-59
第5章 伺服系统软件设计  59-69
  5.1 定点DSP 的数据格式处理  59
  5.2 系统主程序  59-61
  5.3 定时器中断服务子程序  61-66
    5.3.1 SVPWM 子程序  62-64
    5.3.2 转子转速测量  64-65
    5.3.3 调节器子程序  65-66
  5.4 试验结果分析  66-68
  5.5 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间发表的学术论文  74-75
致谢  75

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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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