基于DSP永磁同步电机控制.doc

基于DSP的永磁同步电机控制华北科技学院毕业设计华北科技学院毕业设计基于DSP的永磁同步电机控制设计总说明3Abstract41.绪论51.1交流调速概述51.2相关领域发展51.2.1功率器件发展51.2.2变频技术发展61.2.3电机制造技术和交流调速理论的发展61.2.4控制理论发展71.2.5微处理器发展81.3国内外研究动态和发展方向81.4本文研究的主要内容92永磁同步电机结构及控制原理92.1永磁同步电机控制理论的发展92.2永磁交流伺服控制系统92.3永磁同步电机的矢量控制原理102.3.1永磁同步电机的内部结构和种类102.3.2永磁同步电机的控制策略102.3.3永磁同步电机数学模型的建立112.4SVPWM基本原理182.4.1空间矢量的定义182.4.2电压与磁链空间矢量的关系182.4.3六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场202.4.4T1，T2，T0的计算232.5电机的位置检测原理242.6光耦隔离电路的原理272.7逆变器原理29第三章硬件电路设计343.1系统硬件总体设计343.2主控芯片DSP2812的基本特征353.3DSP外设介绍353.4主电路模块设计413.4.1整流滤波电路的设计413.4.2逆变电路的设计423.4.3测速电路的设计433.4.4通信接口电路设计44图3-2SCI接口电路图443.4.5最小系统电路453.5LED显示电路45光耦隔离电路462.第五章软件设计475.1DSP开发软件的安装与应用47总结与致谢56参考文献57基于DSP的永磁同步电机控制设计总说明随着电力电子技术现代控制技术以及计算机微芯片技术的迅速发展,在交流调速技术中,变频调速以其优异的调速性能和高效节能效果等优点成为了国内外交流调速系统的发展方向,现阶段运用计算机电子技术的最新发展成果将成熟的电机控制理论应用并构建成完整的系统已经是该领域内研究的一个热点。在交流伺服系统中，由于电机本身具有的非线性和强耦合特性，其控制方法相当复杂，因此用普通单片机很难取得良好的控制效果。本文中采用TI公司的高速数字信号处理器TMS320F2812为控制核心，利用空间矢量脉宽调制控制算法，可以有效地解决电机的强耦合特性；适时地控制电机的转矩、速度和位置状态；并且不用过大体积的能量变换装置即可随意地控制瞬态电流的幅值；当采用正弦波电流驱动时，可以完全消除转矩的波动。采用TMS320F2812定点数字信号处理器为主控芯片，完成电流环、速度环，位置环的算法实现及其控制。由于TMS230F2812的高集成、高性能的特点，使得控制系统具有控制精度高、硬件简单、可靠性能高等优点。系统主要由DSP、IPM（智能功率模块)、检测电动机速度信号和电流信号的传感器、光电隔离电路、电源电路等组成。首先，传感器将检测到的定子相电流信号和转速信号送入DSP的ADC和QEP，DSP对检测的信号进行相应的运算处理后产生PWM脉冲信号，经光电隔离后，驱动IPM智能功率模块以产生期望的电压来控制电机运行。此外，系统还具有键盘设定及显示功能。本论文是基于电机矢量控制理论构建了系统的模型并以TI公司的电机控制专用DSP芯片TMS320F2812为核心设计开发了一套针对永磁同步电机的变频调速数字化控制系统。详细介绍了DSP开发软件CCS3.3的安装与应用，DSP2812芯片结构特点，电机的空间矢量控制理论以及PWM逆变技术。给出了系统的硬件总体方案和主要模块的设计，包括主控制电路以及一些器件模块的选取，采用空间电压矢量SVPWM调制方式并给出了基于DSP芯片的软件编程。关键字：DSP2812；空间电压矢量控制；永磁同步电机AbstractAstherapiddevelopmentofmoderncontroltechnologypowerelectronictechnologyandcomputermicrochiptechnology,thespeedofregulatingtechnique,frequencycontrolofmotorspeed,withitsexcellentspeedregulatingperformanceandadvantagesofhighefficiencyandenergysavingeffect,hasbecomeadevelopmentdirectionofacspeedregulatingsystembothathomeandabroad,usingthelatestdevelopmentsofcomputerelectronictechnologyatthepresentstagetoapplymaturemotorcontroltheory,andbuild