基于DSP的永磁同步电梯门机控制系统的设计

论文摘要

随着我国社会经济的不断发展和现代中高层建筑的增多,电梯的普及率日益提高,而电梯门机是电梯系统的重要组成部分,也是直接面对乘客的部分,因此设计一种调速性能好、运行安全可靠、性能稳定的电梯门机控制系统具有重要的现实意义。基于这一目的,本文完成了一套以数字信号处理器DSP为控制核心,以智能控制功率模块IPM为驱动,以永磁同步电机作为伺服电机的高性能的电梯门机交流伺服系统的软、硬件设计。本文首先从永磁同步电机的控制策略出发,详细阐述了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的基本原理及一般实现方法,并且在此基础上提出了一种在DSP上运用查表法实现SVPWM的快速算法。在此基础上,设计了基于DSP的永磁同步电机的调速系统,并给出了永磁同步电机起动、定位等关键环节的实现方法,为永磁同步电梯门机控制系统的软、硬件设计打下了基础。在硬件设计上,本系统采用TI公司的数字信号处理器芯片TMS320LF2407A作为主控制器,该芯片集成了许多电动机控制所需要的功能模块,从而为电梯门机控制系统的设计提供了一个理想的解决方案,并且简化了系统硬件电路的设计。系统的功率器件采用智能功率驱动模块(IPM),其内置的保护电路大大提高了系统的可靠性。本文按照电路功能模块的划分对功率主回路、电源电路、主控制器电路、人机交互电路和外部接口电路的设计进行了详细的说明。在软件设计方面,本文给出了电梯门机运行曲线的设计,介绍了永磁同步电机调速系统的软件设计方法,并且按照模块化的方式对电梯门机控制系统的自学习功能、参数存取功能、以及人机交互功能的软件设计进行了详细的介绍,并给出了程序流程图。最后对整个系统进行了实验,给出了实验结果,并作简要地分析。实验证明,本系统的各项性能基本满足电梯门机的要求,而且运行精度高,可靠性好,响应快,具有很好的实用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电梯门机控制系统的发展概况
• 1.2 电梯门机控制系统的技术要求
• 1.3 永磁同步电机的特点与分类
• 1.3.1 永磁同步电机的特点
• 1.3.2 永磁同步电机的分类与比较
• 1.4 本论文的研究背景及主要内容
• 2 永磁同步电动机调速系统及控制策略
• 2.2 空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）
• 2.2.1 脉宽调制（PWM）技术
• 2.2.2 空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）的基本原理
• 2.2.3 SVPWM的一般实现方法
• 2.3 永磁同步电机的DSP控制策略及实现方法
• 2.3.1 控制系统总体框图
• 2.3.2 SVPWM的查表实现方法
• 2.3.3 转子速度、位置的检测
• 2.3.4 永磁同步电机起动
• 2.3.5 永磁同步电机定位
• 3 电梯门机控制系统的硬件设计
• 3.1 系统整体结构
• 3.2 功率主回路设计
• 3.3 电源电路设计
• 3.3.1 开关电源电路设计
• 3.3.2 稳压电源电路设计
• 3.4 主控制电路设计
• 3.4.1 TMS320LF2407A芯片简介
• 3.4.2 TMS320LF2407最小系统的设计
• 3.5 位置、速度信号检测电路
• 3.5.1 光电编码器信号检测电路
• 3.5.2 霍尔位置传感器信号检测电路
• 3.6 人机交互电路设计
• 3.6.1 LED显示电路
• 3.6.2 串行通讯接口电路
• 3.7 外围输入输出电路
• 4 电梯门机控制系统的软件设计
• 4.1 电梯门机运行曲线设计
• 4.2 永磁同步电机的调速程序设计
• 4.2.1 三相SVPWM波的产生方法
• 4.2.2 速度调节器的实现
• 4.2.3 永磁同步电机调速子程序
• 4.4 电梯门机自学习程序设计
• 4.5 参数存取程序设计
• 4.6 人机交互程序设计
• 4.6.1 LED显示程序设计
• 4.6.2 串行通讯子程序的设计
• 5 实验结果及分析
• 5.1 电梯门机控制系统实物图
• 5.2 实验结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢