基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统实现

论文摘要

在高精度的伺服控制系统中,永磁同步电机已逐渐取代直流电机控制系统成为主流。本课题以高性能电机控制芯片TMS320F2812为核心,设计实现了永磁同步电机伺服控制系统,并对死区补偿和测速两个关键环节进行理论分析。首先,基于永磁同步电机的数学模型,分析了矢量控制原理及其电流控制方法。采用了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的逆变驱动技术,详细分析了其原理,给出了具体实现方案。同时,在Matlab/Simulink下搭建了永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,作为系统分析和开发的基础。其次,给出了伺服控制系统的具体实现方案。包括系统的硬件组成和软件设计。并以伺服系统试验平台进行了试验。试验结果验证了系统实现设计的可行性。然后,研究了矢量控制系统的死区补偿问题。针对逆变器死区造成电机驱动电压和电流的畸变问题,提出了硬件和软件两种死区补偿方法,并以实验验证了软件死区补偿的有效性。最后,研究了交流伺服系统的测速问题。对比分析了各种数字测速方法并给出了它们在DSP上的实现,分析和试验结果对于数字测速方法的应用提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 交流伺服系统的发展现状
• 1.2.1 电机制造技术
• 1.2.2 电力电子技术
• 1.2.3 传感器技术
• 1.2.4 微处理器技术
• 1.3 永磁同步电机伺服控制技术
• 1.3.1 永磁同步电机伺服控制的现状
• 1.3.2 永磁同步电机伺服控制的发展趋势
• 1.4 本文主要工作内容
• 第2章 永磁同步电机的矢量控制
• 2.1 永磁同步电机的数学模型
• 2.2 永磁同步电机矢量控制
• 2.3 空间矢量脉宽调制及其数字化实现
• 2.3.1 空间矢量调制的原理
• 2.3.2 空间矢量调制的数字化实现
• 2.4 永磁同步电机矢量控制系统的仿真分析
• 2.4.1 PMSM模块
• 2.4.2 SVPWM模块
• 2.4.3 坐标变换及逆变器模块
• 2.5 本章小结
• 第3章 伺服控制系统的软硬件实现
• 3.1 伺服控制系统的硬件实现
• 3.1.1 伺服控制系统的组成
• 3.1.2 控制模块
• 3.1.3 功率模块
• 3.1.4 传感和保护电路
• 3.2 伺服控制系统的软件设计
• 3.2.1 系统软件总体结构
• 3.2.2 主程序流程
• 3.2.3 定时器中断服务例程
• 3.2.4 SVPWM生成程序
• 3.2.5 数字化PID实现与改进
• 3.3 伺服控制系统实现的仿真与试验
• 3.4 本章小结
• 第4章 逆变器死区效应分析及其补偿
• 4.1 矢量控制永磁同步电机死区效应分析
• 4.2 矢量控制永磁同步电机死区补偿方法的分类
• 4.3 矢量控制永磁同步电机死区效应补偿
• 4.4 本章小结
• 第5章 测速方法研究
• 5.1 数字测速方法
• 5.1.1 常用的数字测速方法
• 5.1.2 常用数字测速方法评价
• 5.2 测速方法在DSP上实现
• 5.2.1 M法在DSP上的实现
• 5.2.2 T法在DSP上实现
• 5.2.3 M/T法DSP实现
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢