基于磁编码器的永磁同步电机控制系统

论文摘要

永磁同步电动机控制简单,动态特性好,非常适用于中小功率的高性能伺服场合。随着高性能永磁材料技术、电力电子技术、微电子技术的飞速发展以及矢量控制理论、自动控制理论研究的不断深入,永磁同步电机控制系统得到了迅速发展。磁性编码器适应环境能力强,成本低,可靠性高。因此,基于磁编码器的永磁同步电机控制系统具有很好的前景和应用价值。本文主要研究内容有:首先,详细阐述了永磁同步电机控制系统的背景、现状和发展趋势,以及常用的控制策略,接着建立了在dq0同步坐标系下的永磁同步电机数学模型。在此模型下介绍了矢量控制和空间矢量脉宽调制原理及其数字化实现方法,确定了基于转子磁场定向的矢量控制方案。然后,设计了控制器的外围控制电路和电流检测电路。依据模块化设计原理利用C语言开发了编码器角度计算及工作程序,单片机主程序,中断程序和调节器程序等,并给出了相关模块的软件流程图。同时对在实际中遇到的一些具体问题也做了详细的介绍与分析,并给出具体解决方案。最后,给出比较器和转速的仿真波形,验证了电机矢量控制理论的正确性,对实际开发具有重要的指导意义;给出开关管的脉冲驱动波形和闭环电流实验波形,并对实验结果进行了分析,证明了本永磁同步电机控制系统的可行性;具体阐明了系统中存在的问题,并指出了今后工作的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及现状
• 1.2 发展趋势
• 1.3 永磁同步电机控制策略
• 1.4 本文研究的主要内容与意义
• 2 永磁同步电机数学模型及控制策略
• 2.1 引言
• 2.2 永磁同步电机的数学模型
• 2.3 矢量控制原理
• 2.4 控制系统设计
• 2.5 空间矢量脉宽调制（SVPWM）
• 2.6 磁编码器
• 3 控制系统硬件设计
• 3.1 硬件总体结构
• 3.2 控制器选择与设计
• 3.3 电流检测电路
• 4 控制系统软件设计
• 4.1 开发工具
• 4.2 磁编码器模块
• 4.3 主程序模块
• 4.4 中断服务程序模块
• 4.5 电机定位和起动方法
• 4.6 调节器模块
• 5 实验结果及分析
• 5.1 仿真结果与分析
• 5.2 实验结果与分析
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献