基于IRMCK201的交流永磁同步电机伺服控制系统

论文摘要

IRMCK201是IR公司专门为交流永磁同步电机驱动开发的控制芯片。与使用通用MCU/DSP相比,可以简化系统设计,缩短产品的开发周期。然而由于伺服控制系统的复杂性以及IR公司技术支持的不足,要实现高性能的交流永磁同步电动机控制,必须深入分析和正确设置IRMCK201的各种参数。本文以110SFM-E02030三相交流永磁同步电动机（PMSM）为控制对象,通过对交流永磁同步电动机数学模型的分析及其控制理论的研究,首先在MATLAB/simulink中做了伺服系统的仿真实验,仿真结果表明矢量控制方法具有良好的动静态控制性能。然后设计并开发了基于IRMCK201的交流伺服控制系统,此系统选用IR公司的智能功率模块作为驱动电路的核心器件,采用PIC30F2010作为人机界面和测试系统的主控芯片,通过SPI通信方式完成对IRMCK201的参数设置和状态读取,从而实现对电机运行的控制。文中详细阐述了伺服系统的驱动电路、检测电路、保护电路、显示电路和电源电路等硬件电路的设计方法。最后,开发了伺服系统的软件部分,包括系统主程序、显示子程序以及PIC30F2010与IRMCK201的通讯程序等。系统在以速度模式运行时,恒转速控制与恒转矩控制是两种主要的应用。针对这两种应用,用磁粉制动器作为负载设计制作了交流永磁同步电动机性能测试系统。对不同情况下的系统运行性能进行了测试,并对测试结果进行了分析。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 伺服系统
• 1.2 伺服控制系统的特点
• 1.3 交流伺服系统的国内外研究现状
• 1.4 伺服系统的控制方法
• 1.5 本文主要工作内容
• 第二章 永磁同步电机数学模型及矢量控制原理
• 2.1 永磁同步电机伺服控制系统
• 2.1.1 永磁同步电动机的分类及其特点
• 2.1.2 伺服控制器
• 2.2 永磁同步电动机数学模型
• 2.2.1 坐标变换
• 2.2.2 永磁同步电机数学模型
• 2.3 永磁同步电动机矢量控制方法
• 2.4 矢量控制的MATLAB 仿真
• 2.5 小结
• 第三章 基于IRMCS2011 平台的PMSM 伺服控制系统硬件设计
• 3.1 伺服系统（0.6KW）驱动电路设计
• 3.1.1 整流、滤波电路
• 3.1.2 逆变电路
• 3.2 基于IRMCK201 的电机伺服系统控制电路设计
• 3.2.1 运动控制芯片IRMCK201 概述
• 3.2.2 dsPIC30F2010 概述
• 3.2.3 dsPIC30F2010 与IRMCK201 接口设计
• 3.3 辅助电路设计
• 3.3.1 电流、速度及位置检测电路设计
• 3.3.2 显示电路设计
• 3.3.3 保护电路设计
• 3.4 电源电路的设计
• 3.5 小结
• 第四章 交流伺服控制系统的软件设计
• 4.1 PIC30F2010 与IRMCK201 通信及相关子程序的设计
• 4.2 IRMCK201 初始化
• 4.2.1 电机初始角参数的确定
• 4.2.2 IRMCK201 寄存器配置
• 4.3 小结
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 空载时电机的转速响应特性
• 5.2 带负载时电机转速测试
• 5.2.1 突加负载性能测试
• 5.2.2 突减负载性能测试
• 5.3 小结
• 第六章 结论及展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢