基于TMS320F2812的ISG永磁同步电机数字控制系统研究

摘要

永磁同步电机(PMSM)以其体积小，性能好，结构简单，可靠性高，输出转矩大等特点，得到了广泛的应用和重视。随着PMSM应用领域的不断拓宽，对电机控制系统的设计要求也越来越高。目前，永磁同步电机已经被广泛应用于自动化领域中。
　　 本文以表面凸装式永磁同步电机作为汽车起动/发电一体化系统机电能量的转换部件。首先系统地阐述了国内外车用ISG系统的发展状况、永磁同步电机的基本理论以及数字控制系统的发展历程、现状和趋势，然后分析了永磁同步电机的结构和数学模型，重点阐述了其矢量控制方法，比较分析了四种不同的控制策略，并且对矢量控制进行了较为深入的研究，然后给出了在id=0的时候电机数学模型以及其实现方法，接着又讲述了ISG控制系统设计的一般原理。在本文的第四章节中对该数字控制系统的核心部分如电流调节器，速度调节器，位置调节器做了详细认真的分析，并且给出了部分数学模型，便于对各个环的性能特点进行分析。
　　 在上述建模分析和系统实现方案的基础上，研制开发了一套基于TMS320F2812的全数字永磁控制系统的实验平台，并且设计了以IPM为核心的功率控制硬件驱动系统，设计了基于TMS320F2812的软件系统，给出了主程序和中断服务子程序流程图，结合CCS集成开发环境，对整个控制系统进行了软件调试并且做了相关实验，得到了SVPWM的输出波形以及相电流波形，经实验证明该数字控制系统具有良好的控制性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2课题研究的背景及意义

1.3 ISG混合动力技术

1.4国内外ISG技术发展现状

1.4.1国外ISG技术发展现状

1.4.2国内ISG技术发展现状

1.5.1 ISG电机性能的要求

1.5.2 ISG电机选型

1.6永磁同步电机数字化伺服控制系统及其发展趋势

1.6.1永磁同步电动机伺服系统简介

1.6.2永磁同步电机伺服控制系统的发展趋势

1.6.3全数字化控制系统及其优点

1.7本文研究的主要内容

第二章ISG永磁同步电机数学模型及其构成系统

2.1坐标系和坐标变换

2.1.1常用的坐标系

2.1.2坐标系的变换关系

2.2永磁同步电机的数学模型

2.3永磁同步电机ISG系统的组成结构

2.3.1永磁同步电机的调速原理

2.3.2永磁同步电机ISG系统基本功能

2.4本章小结

第三章永磁同步电机数字系统矢量控制研究

3.1矢量控制原理

3.2永磁同步电机的矢量控制

3.2.1永磁同步电机常见的控制策略

3.2.2四种控制策略的比较

3.2.3 id=0控制方法的实现

3.3 ISG控制系统的设计

3.3.1控制原理

3.3.2优化及补偿

3.4本章小结

第四章数字系统调节器的设计

4.1空间矢量脉宽调制原理

4.2电流调节器的设计

4.3速度调节器的设计

4.4位置调节器的设计

4.5电机转子位置、转速检测模块的实现方法

4.5.1增量式光电旋转编码器

4.5.2转角和转速测量模块的实现方法

4.6本章小节

第五章基于DSP的ISG永磁同步电机数字控制系统设计

5.1系统硬件总体结构

5.2 DSP的功能介绍

5.3数字控制系统的硬件组成

5.3.1 IPM主功率电路

5.3.2电流采样电路

5.3.3驱动电路

5.3.4保护电路

5.3.5 DSP外围电路

5.4系统的软件组成

5.4.1 CCS软件集成开发环境

5.4.2系统整体软件流程图

5.4.3主程序的组成部分

5.5中断子程序构成

5.5.1 PWM中断流程图

5.5.2中断采样模块

5.5.3故障保护中断

5.6本章小结

第六章ISG系统实验结果分析

6.1实验条件和实验参数

6.2软件调试及实验波形分析

第七章全文总结与展望

致谢

参考文献

硕士期间发表的论文