基于DSP的三相永磁同步电机伺服系统研究

论文摘要

一直以来,交流电机因为其非线性、时变性和变量之间的强耦合性,使得对交流电机的变频调速很困难,在很长一段时间内,电气传动都以直流电机为主。1971年德国学者提出的矢量控制原理从理论上解决了交流电机变频调速的难题,而随着现代电机制造技术、电力电子技术、微处理器技术的进步发展,尤其是各种新的大功率电子元件的出现,成为了交流电机变频调速系统实现的不可或缺的物理基础。而永磁同步电机(PMSM)又因为其本身的优点成为了在需要精确定位和各种小功率驱动场合的首选执行元件。本文在建立永磁同步电机矢量控制模型的基础上,进行了该调速系统的硬件和软件实现工作并进行了调速控制系统的软件仿真。研究并给出了永磁同步电机的矢量控制模型。采用TI公司的电机控制DSP芯片TMS320F2812为控制核心,进行了电机调速系统的硬件设计工作,给出了电机控制系统的电路原理图。采用TI公司的软件开发环境CCS2000进行电机调速系统的软件开发工作,给出了软件系统的总体结构图和各个子环节的流程图以及关键程序。最后用仿真软件Matlab/Simulink对该永磁同步电机控制系统进行仿真,并得出仿真结果,验证所采用的控制算法和系统结构的可行性和正确性

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景与研究意义
• 1.2 交流永磁同步电机伺服系统
• 1.2.1 永磁同步伺服电动机
• 1.2.2 速度和位置传感器
• 1.2.3 功率逆变器和PWM生成电路
• 1.2.4 速度控制器和电流控制器
• 1.3 交流永磁同步电机发展现状和趋势
• 1.3.1 新型功率控制器件和PWM技术应用
• 1.3.2 矢量变换控制技术与现代控制理论的应用
• 1.3.3 微机、微处理器和数字信号处理器（DSP）应用
• 1.3.4 新型电机和无传感器控制技术的研究
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 永磁同步电机的数学模型及矢量控制原理
• 2.1 永磁同步电机的物理结构
• 2.2 永磁同步伺服电机的数学控制模型
• 2.2.1 永磁同步电机数学坐标系
• 2.2.2 PMSM在坐标系中的数学模型
• 2.2.3 数学模型状态方程
• 2.3 矢量控制原理
• 2.3.1 矢量控制理论的提出
• 2.3.2 矢量控制中的坐标变换
• 2.3.3 矢量控制的基本思路与实现
• 2.3.4 PMSM的转子磁链定向控制模型
• 2.4 电压空间矢量脉宽调制
• 2.4.1 定子电压和磁链
• 2.4.2 电压空间矢量脉宽调制原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于F2812的PMSM的硬件模块设计
• 3.1 PMSM控制系统主回路设计
• 3.1.1 专用电机控制芯片TMS320F2812
• 3.1.2 控制系统总体结构设计
• 3.2 PMSM控制系统外围电路设计
• 3.2.1 检测电路设计
• 3.2.2 PMSM逆变器驱动电路设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于F2812的PMSM的软件模块设计
• 4.1 软件开发平台介绍
• 4.2 系统用数据格式介绍
• 4.2.1 Q格式表示法
• 4.2.2 PU值表示法
• 4.3 系统软件结构
• 4.3.1 系统主程序模块
• 4.3.2 系统控制程序模块
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于Matlab/Simulink的系统仿真
• 5.1 Mtlab/Simulink软件仿真工具
• 5.2 系统的的各环节仿真建模
• 5.2.1 坐标变换环节
• 5.2.2 防积分饱和PI调节环节
• 5.2.3 SVPWM环节
• 5.3 系统的总体仿真结构图
• 5.4 系统仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 系统原理图