基于DSP的永磁同步交流电机矢量控制系统研究

论文摘要

永磁同步电动机与其它电机相比,它具有简单的结构,小损耗和高效率,与直流电机相比,永磁同步电动机在机构上省略了电刷和换向器;与异步电动机相比,它不需要励磁装置,所以功率因数高,力矩惯量比大,且各参数可测,容易控制。永磁同步电机矢量控制系统可以实现动态响应速度快,精度高,调速范围广,因此在交流伺服控制领域引起了国内外学者的广泛关注。本文所设计矢量控制系统选用TI公司生产的电机控制专用的TMS320F2812芯片为核心器件,以矢量控制思想为基础,采用电流环和速度环双闭环控制策略,主要研究工作如下:(1)基于坐标变换原理,说明了电机的数学模型。介绍了电机的矢量控制基本原理和空间矢量脉宽调制的具体实现方法。(2)利用Matlab/simulink软件仿真功能,实现了对永磁同步电动机控制系统模型的建立,进行仿真实验,进一步认识了永磁同步电动机矢量控制工作过程,为整个系统实际开发奠定了基础,证明了空间矢量调制方法的可行性。(3)硬件方面设计了主电路、控制电路和驱动电路。以TI公司公司的TMS320F2812为控制核心,包括功率驱动电路、电平转换电路、检测采集电路和保护电路等。(4)针对空间矢量的控制系统进行软件设计,在CCS3.1开发平台下完成主程序和各种中断程序的编写和调试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题背景和意义
• §1-2 交流伺服系统控制理论
• §1-3 论文研究的主要内容
• 第二章 永磁同步电机数学模型及控制策略
• §2-1 永磁同步电机的结构组成及特点
• §2-2 永磁同步电机数学模型
• 2.2.1 坐标变换
• 2.2.2 永磁同步电机数学模型
• §2-3 永磁同步电机的矢量控制
• 2.3.1 矢量控制的基本原理
• 2.3.2 永磁同步电机矢量控制策略的选择
• §2-4 SVPWM 实现方法
• §2-5 本章小结
• 第三章 永磁同步电动机建模及仿真实验分析
• §3-1 MATLAB 概述
• §3-2 双闭环控制系统仿真
• §3-3 坐标变换子模块模型
• §3-4 PI 调节子模块模型
• §3-5 SVPWM 仿真子模块模型
• §3-6 仿真结果及分析
• §3-7 本章小结
• 第四章 永磁同步电机矢量控制系统硬件构成
• §4-1 整体系统硬件说明
• §4-2 TMS320F2812 介绍
• §4-3 光电编码电路
• §4-4 电流检测电路
• §4-5 主电路及逆变器驱动
• §4-6 电平转换电路
• §4-7 总结
• 第五章 矢量控制系统的软件设计
• §5-1 CCS 编程环境以及C 语言编程介绍
• §5-2 永磁同步电动机DSP 软件结构
• §5-3 主程序由系统初始化和死循环组成
• §5-4 外部中断 XINT1 程序
• §5-5 定时器 T1 下溢中断子程序
• §5-6 保护中断子程序
• §5-7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果