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基于DSP的永磁同步电机矢量控制的研究

作　者: 朱玲
导　师: 黄玉水
学　校: 南昌大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁同步电机 DSP 矢量控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


永磁同步电机伺服系统较直流伺服装置而言结构简单、运行可靠；较异步电机伺服系统而言,由于没有励磁绕组,其体积、重量都大为减少,且运行可靠、响应快、功率因素高。因此其广泛地应用在各种要求频繁调速、高精度位置伺服控制的场合,具有极高的研究价值。本文以T1公司的DSP芯片TMS320F2812为核心,借助其超强的数据处理能力及其丰富的外围设备,设计了基于SVPWM控制方法的永磁同步电动机的伺服控制系统。本文首先在查阅了国内外有关本研究资料的基础上,建立了基于两相旋转坐标系Odq坐标系的永磁同步电机的数学建模,并深入研究了其矢量控制的原理,确定了采用SVPWM控制的电流、转速双闭环设计方案；其次在分析了DSP芯片TMS320F2812功能特点的基础上,设计了以其为核心的PMSM矢量控制系统的硬件构成,其中包括了硬件系统的主电路、各检测与保护电路及开关电源等；再次在介绍了系统的软件总体结构框图的基础上提出了系统主要子模块的软件设计思路及其实现流程,包括了转子转速的计算、数字增量式PI调节器的软件实现及电流的采样与滤波等；最后用MATLAB仿真软件搭建了本控制系统总体及各模块的仿真模型,并给出了仿真结果,仿真结果说明本设计方案能满足PMSM矢量控制系统的基本要求,具备一定的可行性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景及研究意义  8-9
  1.2 永磁同步电机及其调速系统的发展概况与发展趋势  9-11
    1.2.1 永磁同步电机调速系统发展概况  9-10
    1.2.2 永磁同步电机调速系统发展趋势  10-11
  1.3 永磁同步电动机的结构特点及分类  11-13
    1.3.1 永磁同步电动机的结构特点  11-12
    1.3.2 永磁同步电机的分类  12-13
  1.4 数字信号处理器的发展概况  13-14
    1.4.1 数字控制系统与模拟控制系统的比较  13
    1.4.2 数字信号处理器的发展现状  13-14
  1.5 本课题的研究内容  14-15
第2章 永磁同步电机的矢量控制系统  15-31
  2.1 永磁同步电机的数学模型  15-21
    2.1.1 永磁同步电机数学模型建立的条件  15
    2.1.2 永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型  15-16
    2.1.3 坐标变换及坐标变换后PMSM的数学模型  16-21
  2.2 电压空间矢量脉宽调制技术  21-28
    2.2.1 永磁同步电机控制策略的介绍  21-23
    2.2.2 电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理  23-27
    2.2.3 电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的实现  27-28
  2.3 永磁同步电机SVPWM控制基本原理框图  28-29
  2.4 本章小结  29-31
第3章 PMSM矢量控制系统的硬件构成  31-42
  3.1 伺服系统硬件结构总体框架设计  31-32
  3.2 TMS320F2812DSP芯片简介  32-33
  3.3 智能功率模块的简介及其隔离输入电路  33-35
    3.3.1 智能功率模块的简介  33-34
    3.3.2 智能功率模块的隔离输入电路  34-35
  3.4 各检测及保护电路的设计  35-40
    3.4.1 检测电路的设计  35-38
    3.4.2 保护电路的设计  38-40
  3.5 开关电源的设计  40-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章 PMSM矢量控制系统的软件设计  42-52
  4.1 DSP软件开发平台及其特点  42-43
    4.1.1 CCS软件开发平台的特点  42
    4.1.2 软件设计模块化及COFF格式的介绍  42-43
    4.1.3 浮点表示方法  43
  4.2 系统软件的主程序框图设计  43-45
  4.3 软件各单元(子程序)设计  45-51
    4.3.1 转子转速的计算  45-46
    4.3.2 电压空间矢量PWM程序  46-47
    4.3.3 电流、速度PI调节控制  47-49
    4.3.4 电流的采样与滤波  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章 PMSM矢量控制系统的仿真模型  52-59
  5.1 MATLAB/Simulink简介  52-53
  5.2 仿真模型的建立  53-55
  5.3 仿真结果及分析  55-58
  5.4 本章小节  58-59
第6章 总结与展望  59-60
  6.1 工作要点总结  59
  6.2 展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63
攻读学位期间的研究成果  63

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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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