永磁同步電機的全數字化控制系統設計

電氣自動化論文編號:ZD566 論文字數:31569,頁數:69，有開題報告，任務書，文獻綜述
目  錄
前言…………………………………………………………………………………………Ⅰ
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅱ
 ABSTRACT…………………………………………………………………………………Ⅲ
第一章    緒論…………………………………………………………………………… 1
1.1   永磁同步電機的發展概況………………………………………………………… 1
1.2   變頻調速器的分類和選擇………………………………………………………… 3
1.3   變頻調速的相關技術……………………………………………………………… 4
   1.3.1 電力電子技術…………………………………………………………………… 4
   1.3.2 數字控制技術…………………………………………………………………… 5
   1.3.3 數字控制器……………………………………………………………………… 6
1.4  本文研究的目的和內容……………………………………………………………… 6
第二章   控制系統的技術理論基礎……………………………………………………… 8
 2.1    矢量控制技術……………………………………………………………………… 8
  2.1.1 同步電機控制規律和數學模型………………………………………………… 8
   2.1.2 矢量控制原理……………………………………………………………………12
   2.1.3 矢量控制方式……………………………………………………………………14
 2.2    DSP的發展和PWM技術…………………………………………………………15
   2.2.1 DSP的發展………………………………………………………………………15
  2.2.2 電機控制專用芯片………………………………………………………………17
   2.2.3 SPWM調制變頻技術……………………………………………………………20
   2.2.4 電壓空間矢量原理………………………………………………………………24
第三章   硬件電路的設計及實現…………………………………………………………27
3.1  系統總體介紹…………………………………………………………………………27
3.2  主回路設計……………………………………………………………………………27
3.2.1  交－直－交主電路設計…………………………………………………………27
 3.2.2  緩沖電路和驅動電路設計的設計………………………………………………29
 3.2.3  檢測電路設計……………………………………………………………………31
3.3  電機轉速和位置檢測電路……………………………………………………………32
3.4  系統的保護電路………………………………………………………………………34
3.5  其他外圍電路設計……………………………………………………………………35
3.5.1 基準電壓產生電路………………………………………………………………35
3.5.2 通信模塊…………………………………………………………………………35
3.5.3 系統時鐘電路設計………………………………………………………………36
第四章   控制系統的軟件設計及仿真……………………………………………………37
 4.1  控制系統軟件設計……………………………………………………………………37
4.1.1 系統軟件組織結構………………………………………………………………37
4.1.2 電流采樣…………………………………………………………………………38
4.1.3 轉速采樣…………………………………………………………………………40
 4.2  DSP與上位機之間的串行通信………………………………………………………42
4.2.1 TMS320F240串行通訊接口簡介及通訊端口的軟件設計……………………42
4.1.2 上位機串行通信軟件設計………………………………………………………43
 4.3  控制系統的Simulink仿真……………………………………………………………44
4.3.1 Matlab中的Simulink軟件簡介…………………………………………………44
4.3.2 永磁同步電機模塊分析…………………………………………………………44
4.3.3 系統各模塊的參數輸入…………………………………………………………45
結束語………………………………………………………………………………………49
參考文獻……………………………………………………………………………………50
致謝信………………………………………………………………………………………51
附錄（程序清單、系統圖）………………………………………………………………52

摘  要：隨著微處理器的迅速發展，特別是數字信號處理器（數字信號處理）的出現，速度的數字控制是未來變頻調速的一個發展方向，值得一提的是，本系統采用的是電機專用型DSP控制器-TMS320F240，它不僅具有一般通用DSP穩定性強、精度高、可重復性好等優點，其內部還集成了電機控制用的外圍設備，大大簡化了硬件組成系統，降低了成本。
 在對永磁同步電機控制規律的分析基礎之上，討論了永磁同步電機全數字化控制系統中各個控制子模塊的功能和具體的實現方式，提出了一套永磁同步電機全數字化控制的具體實施方案，并根據這套方案建立了基于 Simulink(mat lab)的永磁同步電機全數字化控制仿真模型，對所出的控制方案進行了仿真分析。仿真結果驗證了該方案在理論上的可行性。
 在理論研究的基礎之上，設計研制了一套基于DSP＋IPM的永磁同步電機數字化控制系統，編寫了控制程序軟件，證實了數字化控制在改善永磁同步電機動態調速性能上的優勢。
關鍵詞：永磁同步電機；矢量控制；DSP