基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统的研究

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1、山尔人学硕十学位论文摘要随着微处理器技术、电力电子技术和永磁材料制造工艺的发展，由于永磁同步电机(PMSM)自身的结构和运行特点，PMSM伺服系统在工农业生产和航天等领域的应用越来越广泛。本论文从多个方面对PMSM伺服系统进行了较为全面的研究。本文首先介绍了课题的研究背景及意义，伺服系统及相关技术的发展概况。为了建立PMSM的数学模型，本文先介绍了Clark和Park变换，在认真分析电机的结构和运行特点的情况下，对电机进行了合理的假设，建立了电机的数学模型。在深入探讨了PMSM的各种矢量控制方法的基础上，本文建立

2、了基于I。=0的转子磁场定向矢量控制方案，并在介绍了空间矢量脉宽调制(SVPwM)原理后，用程序实现了SVPWM。同时，设计了三环调节器。考虑到电机低速运行时的特殊情况，本文又介绍了几种影响电机低速运行性能的因素，并总结和改进了在这些因素下提高电机低速性能的措施和方法。最后，给出了MATLAB仿真实验结果图，证明了模糊-PI控制的有效性。在硬件上，本文采用了以TI公司的DSPTMS320F2812为核心的控制电路。本文在设计的系统硬件总体设计结构框图的基础上，采用在TMS320F2812上编写的SVPWM功能模块

3、输出PwM信号来启动IPM模块PM75CSEl20，将三相不控整流模块产生的直流电压逆变成三相交流信号来驱动电机。考虑到电机运行及安全的需要，本文同时设计了转速、转子位置以及定子电流等的信号检测电路，软起动、过压／欠压、过流等的保护电路，DSP电源电路，通信接口和操作面板电路。在软件上，本文采用DSP编程实现对电机的控制，用Id_0的转子磁场定向矢量控制方法来实现对电机的解耦，用PI控制实现对位置和电流的调节，用模糊一PI控制对速度的调节，用SVPIjI『M调制策略实现对逆变器的控制。此外，为了人机交换，本文还设

4、计了操作面板。在以上工作的基础上，本文也做了大量的实验，实验结果表明了该方案的有效性，是一种较为理想的控制方案。关键字：永磁同步电动机；伺服系统；DSP；IPM；SVPI聃I山东人学硕+：学位论文ABSTRACTInthelastfewdecades．withtherapiddevelopmentofthemicroprocessor,powerelectronicsandpermanentmagnetmaterialmanufacturingtechniques，thePermanentmagnetsynchr

5、onousmotor(PMSM)isappliedinmanykindsofdrivesystems，comparedwithothermotors．ThispaperisstudiedwellwithPMSMservosystemsinmanyaspects．Thispaperfirstpresentedtheresearchbackgroundofthesubjectanditssignificance，andintroducedthedevelopmentoftheservosystemanditsrela

6、tedtechnology．Inordertoestablishthemathematicalmodel，thispaperintroducedtheClarkandParktransformation．Inthecircumstanceofcarefulanalysis，wetookseveralreasonableassumptions，andillustratedthemodel；setuparotorfield．orientedvectorcontrolprogrambasedonId=0afterhav

7、ingstudiedthetheoryofvectorcontrolonPMSMdeeply；presentedthespacevectorpulsewidthmodulation(SVPWM)principleandrealizeditwithalgorithms．Atthesametime，wedesignedthethree—loopmodulator．Takingthelow—speedintoaccount，thisarticlelistedseveralrelatedfactors，summedupa

8、ndimprovedthesemethodswhichcouldimprovetheperformance．Finally,wegavetheMATLABsimulationresultswhichprovedthatthefuzzy-PlcontroliSeffective．Asforhardware，thispaperusedTI’SDSPTMS320F2812ast