三相交流永磁同步伺服电动机的PIC控制

论文摘要

本文以内置光学编码器的三相交流永磁同步伺服电机(PMSM)为控制对象,进行了三相交流永磁同步伺服电机控制系统的软硬件设计。三相交流永磁同步伺服电机控制系统是具有数字化、控制精度高等特点的电机控制系统。通过IRMCK201,成功地实现了对电机控制的数字化处理。系统硬件采用PIC16F877作为通信工具;控制电路以IRMCK201为主控芯片,通过电机光学编码器状态检测电路、电流检测电路实现速度外环、电流内环的闭环控制,并且通过保护电路实现过流保护和过热保护的功能;驱动电路采用以单电源供电智能功率模块IRAMS10UP60A为核心,并采用双通道高速光电耦合隔离集成芯片HCPL2631对PWM传输信号实现光电隔离;整个硬件系统的设计采取了很多EMC措施,增强了系统的可靠性。系统软件由主程序、中断服务子程序组成。主程序完成PIC16F877、IRMCK201芯片的初始化、中断、给IRMCK201赋初值等功能。中断服务子程序完成过流关断PWM从而实现保护功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 三相交流永磁同步伺服电机的发展
• 1.2 交流永磁同步电动机伺服系统国内外研究概况
• 1.2.1 电动机数学模型分析方法的发展
• 1.2.2 现代控制理论的引入
• 1.2.3 人工智能技术的应用
• 1.2.4 无速度传感矢量控制技术
• 1.2.5 现代逆变器技术的发展
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 2 三相交流永磁同步伺服电机简介
• 2.1 三相交流永磁同步伺服电机的结构和工作原理
• 2.2 三相永磁同步伺服电动机的数学模型
• 2.3 三相永磁同步伺服电动机的转子位置检测
• 2.3.1 转子初始位置检测
• 2.3.2 增量式编码器
• 2.3.3 转子磁极的检测
• 2.4 三相交流永磁同步伺服电动机控制器的选择
• 2.5 三相永磁同步伺服电动机的控制方法
• 2.5.1 矢量控制
• 2.5.2 PWM 控制
• 3 微处理器 PIC16F877 简介
• 3.1 PIC16F877 概论
• 3.2 PIC16F877 的特点与结构
• 3.2.1 PIC16F877 的主要特点
• 3.2.2 PIC16F877 的结构
• 3.3 本系统涉及的PIC16F877 芯片的相关模块功能介绍
• 3.3.1 SPI 串行通信模块
• 3.3.2 中断系统
• 3.4 基于PIC16F877 的三相交流永磁同步伺服电机的控制策略
• 3.4.1 三相交流永磁同步伺服电动机的控制系统示意图
• 3.4.2 三相交流永磁同步伺服电动机的控制框图
• 4 基于 IRMCK201 的三相交流永磁同步伺服电机控制系统的硬件设计
• 4.1 系统控制电路
• 4.1.1 IRMCK201 概述
• 4.1.2 IRMCK201 的主要特征与结构
• 4.1.3 IC 晶体时钟电路的设计
• 4.1.4 系统PLL 锁相环时钟电路的设计
• 4.1.5 与PIC16F877 开发板接口电路的设计
• 4.1.6 位置反馈电路的设计
• 4.1.7 电流检测电路的设计
• 4.1.8 过流保护电路的设计
• 4.2 六路光电耦合隔离电路的设计
• 4.3 功率驱动电路的设计
• 4.3.1 IPM 简介
• 4.3.2 单电源供电智能功率模块IRAM510UP60A 主要外围电路的设计
• 4.4 控制系统整体硬件电路原理图及硬件装置实物照片
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢