数字化电机通用控制试验平台的研制

论文摘要

为了实施数字化调速策略的深入研究,需要一套专门的电机调速控制的试验平台。我们的数字化电机通用控制试验平台提供了一整套适用于调速控制直流电机,交流电机和开关磁阻电机的硬件设备平台,目的是可以使电机调速控制算法更快更好地得到实践的验证。本文主要介绍了该平台的设计目的和整体构架,平台的硬件设计,还介绍了几种基本的电机控制算法,实现了本平台的软件设计。该平台的硬件主要由两部分组成:DSP主控制器电路板及主电路板。控制板主要是基于控制芯片TMS320F2812 DSP控制器的电机驱动、数据采样和各个通讯模块,主电路我们采用交-直-交调速方式。软件设计上我们用C语言来编写程序,主要是电机控制算法SPWM和SVPWM,采样数据的处理以及通过以太网与上位机的通讯。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字化调速
• 1.1.1 数字化产品
• 1.1.2 电机控制领域的数字化
• 1.1.3 数字化调速系统和传统调速系统的比较
• 1.2 数字化电机调速的研究意义
• 1.2.1 电机的分类和特点
• 1.2.2 交流电机调速的发展
• 1.2.3 交流电机的变频调速
• 1.2.4 交流电机数字化调速
• 第二章 数字化电机通用控制试验平台设计目的及总体构架
• 2.1 设计目的
• 2.2 数字化电机通用控制试验平台的通用性
• 2.2.1 数字化通用控制试验平台适用的电机
• 2.2.2 调速电机的负载
• 2.2.3 测量的反馈量
• 2.2.4 完成电机调速控制算法的主控芯片
• 2.3 总体构架
• 第三章 数字化电机通用控制试验平台的硬件平台
• 3.1 硬件平台简介
• 3.2 控制芯片TMS320F2812
• 3.2.1 简介
• 3.2.2 事件管理器
• 3.2.3 模数转换模块
• 3.2.4 SPI和SCI通信接口
• 3.2.5 CAN总线通信模块
• 3.2.6 看门狗
• 3.2.7 通用目的的数字量I/O
• 3.2.8 PLL时钟模块
• 3.2.9 多通道缓冲串口
• 3.2.10 外部中断接口
• 3.2.11 存储器及其接口
• 3.3 DSP主控板
• 3.3.1 DSP控制器需要的电源
• 3.3.2 DSP控制器的时钟
• 3.3.3 扩展RAM
• 3.3.4 通讯模块
• 3.3.5 AD采样模块
• 3.3.6 带硬件死区PWM控制信号
• 3.3.7 液晶和键盘接口
• 3.3.8 转速测量接口
• 3.4 主电路设计
• 3.4.1 EMI滤波电路
• 3.4.2 逆变电路
• 3.5 检测电路
• 第四章 TMS320F2812 DSP软件编程的设置及系统移植
• 4.1 TMS320F2812 DSP设置
• 4.1.1 寄存器的设置
• 4.1.2 中断的设置
• 4.1.3 程序的初始化流程
• 4.2 μC/OS-II系统移植
• CPU.H'>4.2.1 OS_CPU.H
• CPU_C.C'>4.2.2 OS_CPU_C.C
• CPU_A.ASM'>4.2.3 OS_CPU_A.ASM
• 4.2.4 系统移植后的其他注意事项
• 第五章 数字化电机通用控制试验平台的软件设计
• 5.1 直流无刷电机的调速
• 5.2 开关磁阻电机的调速
• 5.3 用SPWM法产生PWM波形
• 5.3.1 PWM的原理及基本控制方法
• 5.3.2 单极性正弦波脉宽调制方法（SPWM）
• 5.3.3 SPWM的谐波分析
• 5.3.4 DSP软件算法实现
• 5.4 用SVPWM法产生PWM波形
• 5.4.1 SVPWM的原理
• 5.4.2 静态功率桥的应用
• 5.4.3 在（α，β）坐标系下定子电压方程
• 5.4.4 定子参考电压Uout的计算
• 5.4.5 参考电压所在扇区的确定
• 5.4.6 DSP的SVPWM软件算法设计
• 5.5 AD采样及其处理的软件设计
• 5.5.1 AD采样
• 5.5.2 采样后的数据处理
• 5.6 人机交互通讯的软件设计
• 5.6.1 数据链路层
• 5.6.2 网络层
• 5.6.3 传输层
• 5.6.4 软件程序设计
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书