基于DSP的永磁交流伺服系统的设计与研究

基于DSP的永磁交流伺服系统的设计与研究

论文摘要

随着微处理器技术、电力电子技术、电机制造技术和现代控制理论的发展,交流伺服系统应用越来越广。永磁同步电机由于其优异的控制性能,被越来越多地应用于交流伺服系统。本文以TI公司专用于电机控制的数字信号处理器TMS320F2812作为核心控制器件,设计了一套全数字永磁伺服电机控制系统,主要研究内容有:首先介绍了永磁交流伺服的发展历史,并分析了交流伺服的发展现状以及未来的发展趋势;建立了转子坐标系下永磁同步电机的数学模型;分析了目前比较常用的永磁同步电机的控制方式,并根据不同控制方式的优缺点以及实际设计难易度,选取基于转子磁场定向的矢量控制作为本系统的控制策略;在具体分析转子磁场定向矢量控制的原理的基础上,结合空间矢量脉宽调制,构建了本系统的永磁同步电机伺服系统矢量控制原理框图。其次基于永磁同步电机伺服系统矢量控制原理框图的设计思路,以TMS320F2812为控制核心,以智能功率模块(IPM)为功率变换装置,以PMSM为控制对象,辅以CPLD以及其他必要的硬件,设计完成了一套全数字化永磁同步电机调速系统;并以CCS3.3为开发平台设计系统软件,文中对软硬件的各个部分进行了详细的介绍。最后采用MATLAB软件搭建了基于转子磁场定向的永磁同步电机闭环调速系统的模型,进行仿真研究,对仿真结果进行分析,获得了较好的性能,验证了本系统的可行性与正确性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 伺服系统的发展历程
  • 1.2 永磁同步电动机交流伺服系统概述
  • 1.3 永磁同步电动机交流伺服系统国内外研究与发展趋势
  • 1.4 本文研究的主要内容
  • 1.5 本章小结
  • 2 永磁同步电机的数学模型和矢量控制
  • 2.1 永磁同步电机的结构
  • 2.2 永磁同步电机的数学模型
  • 2.3 永磁同步电机的伺服控制方式
  • 2.4 转子磁场定向矢量控制原理
  • 2.5 本章小结
  • 3 永磁交流伺服系统硬件电路设计
  • 3.1 系统总体硬件结构
  • 3.2 TMS320F2812 介绍
  • 3.3 功率电路的功能设计及构成
  • 3.4 系统控制板设计
  • 3.5 显示电路设计
  • 3.6 本章小结
  • 4 系统的软件设计
  • 4.1 系统软件整体设计思路
  • 4.2 主程序
  • 4.3 定时器中断程序
  • 4.4 功率驱动保护中断程序
  • 4.5 捕获中断程序
  • 4.6 本章小结
  • 5 永磁同步电机伺服系统的MATLAB 仿真
  • 5.1 Matlab/Simulink 仿真平台简介
  • 5.2 系统的组成及仿真
  • 5.3 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
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