基于TMS320F2812的永磁同步电机矢量控制系统设计与实现-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

The Design and Realization of Vector Controlled System for Permanent Magent Synchronous Moror Based on TMS320F2812 A Thesis Submitted for the Degree of Master Candidate：Zhou Haisen Supervisor：Prof. Yan Maode Chang’an University, Xi’an, China 摘 要 永磁同步电机具有转动惯量低、体积小、结构相对简单、效率高的优点，使其在交 流调速系统中占据非常重要的位置。近年来，随着永磁材料价格的下降和永磁同步电机 控制技术的快速发展，永磁同步电机越来越广泛地应用于工业场合的各种交流调速系统 中，特别是高精的伺服控制系统。本文深入研究了永磁同步电机矢量控制系统的工作原 理、模型建立和仿真验证，采用 TMS320F2812 数字信号处理器为控制芯片，完成了永 磁同步电机矢量控制系统的软硬件设计与实现，并对交流调速实验平台进行搭建和实验 验证，可以实现高性能的数字化调速算法及智能控制算法实验。具体而言，本文的主要 研究工作及成果如下： （1）建立了永磁同步电机在三相静止坐标系下和两相旋转坐标系下的数学模型， 结合矢量控制原理和电压空间矢量脉宽调制方法，使用 Embedded Coder 中 Texas instruments C2000 工具箱的仿真模块，建立了永磁同步电机矢量控制调速系统仿真模型， 仿真验证了永磁同步电机矢量控制系统交流调速的正确性和可行性。 （2）为了进一步减小永磁同步电机控制系统设计的成本，针对传统系统中需要较 多的电流传感器的问题，提出了一种由母线电流重构三相电流的控制技术，并进行相关 的软硬件设计，实验结果也验证了该技术的正确性和有效性。 （3）以 TMS320F2812 数字信号处理器为控制芯片，设计了永磁同步电机矢量控制 系统的控制板电路和功率驱动板电路。控制板电路包括控制芯片和完善的外围电路；功 率驱动电路包括电源电路、系统主电路、信号检测电路和系统保护电路。 （4）在硬件平台建立的基础上，设计了永磁同步电机矢量控制系统的主程序、中 断服务子程序、转子位置及转速计算程序、空间电压矢量调制程序等。以此为基础，搭 建了永磁同步电机矢量控制系统的交流调速实验平台，完成了系统空载启动实验、给定 转速突增和突减实验、负载转矩突增和突减实验。 关键词：永磁同步电机，矢量控制，电压空间矢量脉宽调制，数字信号处理器 Abstract Permanent magnet synchronous motor (PMSM) has the advantages of low inertia, small size, simple structure and high efficiency, which make it occupy a very important position in ac speed regulating system. Recently, with the price decline of permanent magnet material and the rapid development of PMSM control technology, PMSM is more and more widely used in industrial situations of various kinds of ac speed regulation system, especially in high precision servo control system. The vector controlled system of PMSM is deeply studied in the dissertation, which include the working principle, modeling and simulation vertification. By employing TMS320F2812 digital signal processor as the control chip, the hardware and software system of vector control system for PMSM was designed and realized. Moreover, the ac speed regulation experiment platform and verification is implemented, which can ac