交流伺服驱动系统控制器设计

摘要

近些年，随着电力电子技术、微控制器与微处理器的发展以及先进的电机控制理论的出现与不断的应用于实践中，都极大地促进交流伺服技术的发展。异步电机具有结构简单，成本较低等优点，通过采用先进的控制技术可以使其获得与直流电机相媲美的控制特性。本文深入研究了三相异步电机的原理与数学模型以及矢量控制原理，通过MATLAB/Simulink对控制系统进行了建模与仿真。设计了一款基于STM32F103VBT6的三相异步伺服驱动系统，整个设计包括了硬件部分和软件部分。硬件部分包括了原理图、PCB的设计，软件部分是利用IAR Embedded Workbench编译和调试的。
　　本文选取了鼠笼式三相异步电机作为研究对象，通过坐标变换理论分析了三相异步电机在不同坐标系下的数学模型。利用了基于转子的间接磁场定向技术，实现对三相异步电机定子电流转矩分量与磁通分量的解耦。重点分析了空间电压矢量脉宽调制技术的原理及实现方法，最后设计了基于转子的磁场定向的双闭环控制系统。
　　在本设计中硬件平台上通过给定特定输入，观察SVPWM输出，并使之与理论值进行对比，验证系统设计的正确性为后续的实验和调试打下基础。

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第1章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 交流伺服系统国内外发展现状

1.3 三相异步电机的控制算法概述

1.4 逆变器PWM技术

第2章 异步电机数学模型与SVPWM原理

2.1 异步电机的数学模型

2.2 基于转子的间接磁场定向下的电机数学模型

2.3 空间向量脉宽调制技术

2.4 本章小结

第3章 控制系统建模与仿真

3.1 系统原理与建模

3.2 仿真结果与分析

3.3 本章小结

第4章 伺服系统硬件电路设计

4.1 硬件电路总体结构及控制器的选择

4.2 驱动电路设计

4.3 控制器电路

4.4 电源电路

4.5本章小结

第5章 伺服系统软件设计

5.1 系统软件结构

5.2 子程序设计

5.3 SVPWM模块测试

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢