永磁同步电机的全数字化控制系统设计_自动化专业论文
发布时间：2015-01-23
来源：人大经济论坛
自动化专业论文范文
目 录
前言…………………………………………………………………………………………Ⅰ
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅱ
ABSTRACT…………………………………………………………………………………Ⅲ
第一章 绪论…………………………………………………………………………… 1
1.1 永磁同步电机的发展概况………………………………………………………… 1
1.2 变频调速器的分类和选择………………………………………………………… 3
1.3 变频调速的相关技术……………………………………………………………… 4
1.3.1 电力电子技术…………………………………………………………………… 4
1.3.2 数字控制技术…………………………………………………………………… 5
1.3.3 数字控制器……………………………………………………………………… 6
1.4 本文研究的目的和内容……………………………………………………………… 6
第二章 控制系统的技术理论基础……………………………………………………… 8
2.1 矢量控制技术……………………………………………………………………… 8
2.1.1 同步电机控制规律和数学模型………………………………………………… 8
2.1.2 矢量控制原理……………………………………………………………………12
2.1.3 矢量控制方式……………………………………………………………………14
2.2 DSP的发展和PWM技术…………………………………………………………15
2.2.1 DSP的发展………………………………………………………………………15
2.2.2 电机控制专用芯片………………………………………………………………17
2.2.3 SPWM调制变频技术……………………………………………………………20
2.2.4 电压空间矢量原理………………………………………………………………24
第三章 硬件电路的设计及实现…………………………………………………………27
3.1 系统总体介绍…………………………………………………………………………27
3.2 主回路设计……………………………………………………………………………27
3.2.1 交－直－交主电路设计…………………………………………………………27
3.2.2 缓冲电路和驱动电路设计的设计………………………………………………29
3.2.3 检测电路设计……………………………………………………………………31
3.3 电机转速和位置检测电路……………………………………………………………32
3.4 系统的保护电路………………………………………………………………………34
3.5 其他外围电路设计……………………………………………………………………35
3.5.1 基准电压产生电路………………………………………………………………35
3.5.2 通信模块…………………………………………………………………………35
3.5.3 系统时钟电路设计………………………………………………………………36
第四章 控制系统的软件设计及仿真……………………………………………………37
4.1 控制系统软件设计……………………………………………………………………37
4.1.1 系统软件组织结构………………………………………………………………37
4.1.2 电流采样…………………………………………………………………………38
4.1.3 转速采样…………………………………………………………………………40
4.2 DSP与上位机之间的串行通信………………………………………………………42
4.2.1 TMS320F240串行通讯接口简介及通讯端口的软件设计……………………42
4.1.2 上位机串行通信软件设计………………………………………………………43
4.3 控制系统的Simulink仿真……………………………………………………………44
4.3.1 Matlab中的Simulink软件简介…………………………………………………44
4.3.2 永磁同步电机模块分析…………………………………………………………44
4.3.3 系统各模块的参数输入…………………………………………………………45
结束语………………………………………………………………………………………49
参考文献……………………………………………………………………………………50
致谢信………………………………………………………………………………………51
附录（程序清单、系统图）………………………………………………………………52
摘 要：随着微处理器的迅速发展，特别是数字信号处理器（数字信号处理）的出现，速度的数字控制是未来变频调速的一个发展方向，值得一提的是，本系统采用的是电机专用型DSP控制器-TMS320F240，它不仅具有一般通用DSP稳定性强、精度高、可重复性好等优点，其内部还集成了电机控制用的外围设备，大大简化了硬件组成系统，降低了成本。
在对永磁同步电机控制规律的分析基础之上，讨论了永磁同步电机全数字化控制系统中各个控制子模块的功能和具体的实现方式，提出了一套永磁同步电机全数字化控制的具体实施方案，并根据这套方案建立了基于 Simulink(mat lab)的永磁同步电机全数字化控制仿真模型，对所出的控制方案进行了仿真分析。仿真结果验证了该方案在理论上的可行性。
在理论研究的基础之上，设计研制了一套基于DSP＋IPM的永磁同步电机数字化控制系统，编写了控制程序软件，证实了数字化控制在改善永磁同步电机动态调速性能上的优势。
关键词：永磁同步电机；矢量控制；DSP
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