本文關鍵詞：高精度高速永磁同步電機控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：永磁同步電機(PMSM)具有體積小、轉矩慣性比大、噪聲小、效率高、功率因數(shù)高、易于控制、調速范圍寬和良好的動靜特性等一系列的優(yōu)點,成為了現(xiàn)代高性能調速控制系統(tǒng)所研究的熱點。本課題針對現(xiàn)代高性能永磁同步電機控制系統(tǒng)的一系列要求,設計和實現(xiàn)了一套完整的高精度高速永磁同步電機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以DSP+CPLD為控制系統(tǒng)核心架構,采用三相獨立H橋逆變驅動電路,結合旋轉變壓器精確測量轉子位置和轉速,并設計了電流檢測、電流保護、主電壓檢測和電機轉子位置和轉速檢測等電路,實現(xiàn)永磁同步電機轉速的高精度控制。通過對現(xiàn)代高性能永磁同步電機控制系統(tǒng)需求進行詳細分析和論證,在硬件上,精心設計了永磁同步電機控制系統(tǒng)的原理圖,所有所需元器件都是通過詳細的對比分析選擇出來,并且全部采用工業(yè)級的標準,所有PCB的布線全部采用手動布線,從而大大提高了硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。在軟件上,采用矢量控制算法,實現(xiàn)永磁同步電機轉矩分量和勵磁分量的解耦控制。從而可以實現(xiàn)良好的轉矩響應,并且可以精確的控制電機的速度。通過實驗驗證可以看出,該永磁同步機控制系統(tǒng)能精確的控制電機的轉速,具有良好的轉速動態(tài)響應,最高轉速可達到10000RPM,而且體積小、噪聲小。證明了該永磁同步電機控制系統(tǒng)設計的可行性。
【關鍵詞】：永磁同步電機 高精度 高速 H橋 旋轉變壓器
【學位授予單位】：上海應用技術學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景及意義10
• 1.2 電力電子技術的發(fā)展10-11
• 1.3 微處理器的發(fā)展11-12
• 1.4 永磁同步電機控制技術的發(fā)展12-14
• 1.5 永磁同步電機控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及研究趨勢14-15
• 1.6 本課題研究的主要內容15
• 1.7 論文章節(jié)安排15
• 1.8 本章小結15-16
• 第2章 永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路設計16-37
• 2.1 永磁同步電機控制系統(tǒng)的總體方案設計16
• 2.2 永磁同步電機控制系統(tǒng)的結構布局16-18
• 2.3 DC/DC變換電路設計18-21
• 2.3.1 +5V供電電源電路設計18-19
• 2.3.2 +3.3V供電電源電路設計19
• 2.3.3 +15V供電電源電路設計19-20
• 2.3.4 +28V電源EMI濾波電路設計20-21
• 2.3.5 +270V電源濾波器設計21
• 2.4 中央主控制電路設計21-25
• 2.4.1 主控制芯片的選型要求21
• 2.4.2 主控制芯片的選擇及其特點21-22
• 2.4.3 DSP主控制電路設計22-23
• 2.4.4 副控制芯片的選擇及其特點23-24
• 2.4.5 CPLD控制電路設計24-25
• 2.5 逆變電路設計25-29
• 2.5.1 H橋逆變驅動電路設計25
• 2.5.2 有源米勒鉗位電路設計25-28
• 2.5.3 H橋全橋逆變電路設計28-29
• 2.6 檢測電路設計29-34
• 2.6.1 電機轉子位置和轉速檢測電路設計29-32
• 2.6.2 電流檢測電路設計32-33
• 2.6.3 電壓檢測電路設計33-34
• 2.7 硬件電路過流保護電路設計34-35
• 2.8 通信電路設計35-36
• 2.8.1 串口通訊電路設計35
• 2.8.2 CAN總線通信電路設計35-36
• 2.9 本章小結36-37
• 第3章 永磁同步電機控制系統(tǒng)的軟件設計37-55
• 3.1 永磁同步電機控制系統(tǒng)的控制算法設計37
• 3.2 永磁同步電機控制系統(tǒng)程序設計37-38
• 3.3 增強型脈寬控制(ePWM)模塊38-41
• 3.3.1 SPWM調制實現(xiàn)的基本方法38-39
• 3.3.2 ePWM模塊概述39-40
• 3.3.3 ePWM模塊初始化配置40-41
• 3.4 模/數(shù)轉換器(ADC)模塊41-43
• 3.4.1 TMS320F28069 ADC模塊功能介紹41-42
• 3.4.2 ADC模塊初始化42-43
• 3.5 定時器(CPUTIMER0)模塊初始化43-44
• 3.6 SCI總線初始化配置44-45
• 3.7 SPI總線初始化配置45-46
• 3.8 AD2S1210初始化配置46-51
• 3.8.1 AD2S1210上電復位時序初始化46-47
• 3.8.2 AD2S1210配置模式初始化47-48
• 3.8.3 AD2S1210寫入操作初始化48-49
• 3.8.4 AD2S1210讀取操作初始化49-51
• 3.9 EQEP模塊初始化配置51-53
• 3.9.1 AD2S1210增量式編碼簡介51-52
• 3.9.2 轉速測量方法52-53
• 3.10 CPLD邏輯分析53-54
• 3.10.1 CPLD電流保護邏輯53
• 3.10.2 CPLD邏輯拓撲結構53-54
• 3.11 本章小結54-55
• 第4章 實驗結果與分析55-62
• 4.1 互補PWM波分析55-56
• 4.2 CPLD電流保護波形分析56
• 4.3 旋轉變壓器信號波形分析56-57
• 4.4 硬件電路電流保護波形分析57-58
• 4.5 轉速階躍響應波形分析58-59
• 4.6 電機A相反電動勢波形分析59
• 4.7 電流波形分析59-60
• 4.8 上位機顯示信息分析60-61
• 4.9 本章小結61-62
• 第5章 工作總結及展望62-64
• 5.1 本課題的主要工作62
• 5.2 進一步的工作展望62-64
• 參考文獻64-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士之間的研究成果67

【參考文獻】

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本文編號：787045