无速度传感器的永磁同步电机调速系统

摘要

在用电系统中,电动机作为主要的动力设备广泛应用于各个方面,而调速性能作为电动机的主要特性,在提高产品质量、提高劳动生产率和节约电能等方面起着决定性的作用。
　　 永磁同步电动机(PMSM)是一种性能优越、应用前景广阔的电机。永磁同步电机调速系统是采用变压变频技术对电机进行调速的控制系统。对于高性能交流电机调速系统来说,转子空间位置的速度信号是必须的,交流电机的速度信号传统上需要从机电传感器上测量而得。但是,在实际系统中,速度传感器不仅增加了系统硬件的复杂性和系统造价,而且系统的机械鲁棒性和可靠性相对来说较差,测速系统的精度往往达不到无差,不可避免地会给整个系统引进误差,正是由于这些原因,使得无速度传感器交流电机控制系统的研究一直是近几年来研究的热点。随着控制理论、数字信号处理和计算机技术的飞速发展,目前,国内外的许多高校和研究所都投入了大量的精力,致力于无速度传感器交流电机调速性能方面的研究。
　　 本文是对无速度传感器永磁同步电机的调速系统进行研究,采用的设计方案是电机交轴转速、转矩双闭环,直轴磁通单环的三闭环控制结构,通过对电动机的电流、电压等易测物理量的测取,经过特定的观测方法进行速度估算,从而获取永磁同步电机的转速信息,完成闭环控制。
　　 本文大致可分为三个部分,第一是进行永磁同步电机和速度估算模块的模型分析,第二是无速度传感器的永磁同步电机调速系统的构建和仿真,第三是无速度传感器的永磁同步电机调速系统的硬件和软件设计。文中具体内容如下:1.较为系统地研究和分析了永磁同步电机的电机模型、控制策略和转速估算方法,2.构建了带速度传感器的永磁同步电机调速系统,并在此基础上构建了无速度传感器的永磁同步电机调速系统,3.用PSIM软件对构建的系统进行仿真验证,分析仿真结果,4.进行基于TMS320F2812芯片的无速度传感器的永磁同步电机调速系统硬件设计,5.交代无速度传感器的永磁同步电机调速系统的软件方面的设计方案。
　　 无速度传感器的电机调速降低了系统的成本,增加了系统的可靠性和耐用性,在今后的工程领域中,特别是一些特殊场合,随着控制技术的不断提高,无速度传感器控制系统将会得到越来越广泛的应用。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号说明

第1章 综述

1.1 课题的研究的目的和意义

1.2 电机调速概况

1.2.1 直流机调速

1.2.2 交流机调速

1.2.3 永磁同步电机调速

1.2.4 变频调速

1.3 国内外研究的背景和发展情况

1.4 本文的工作及安排

第2章 永磁同步电机系统建模与控制

2.1 永磁同步电机建模

2.2 永磁同步电机的控制驱动方法

2.2.1 电流PWM控制法

2.2.2 空间电压矢量法

2.3 永磁同步电机调速系统控制策略

2.3.1 直接转矩控制

2.3.2 矢量控制

2.4 无速度传感器的速度估算

第3章 无速度传感器的永磁同步电机调速系统的设计和仿真

3.1 有速度传感器的永磁同步电机调速系统设计

3.1.1 控制器的设计

3.1.2 仿真验证

3.2 无速度传感器的永磁同步电机调速系统设计

3.2.1 速度估算模块设计

3.2.2 仿真验证

第4章 无速度传感器的永磁同步电机调速系统的硬件设计

4.1 系统主电路的设计

4.2 测量和保护电路的设计

4.3 控制系统电路的设计

4.4 人机界面电路的设计

第5章 无速度传感器的永磁同步电机调速系统的软件设计

5.1 程序设计环境介绍

5.2 控制系统程序设计

5.3 A/D采样程序设计

5.4 上下位机通讯程序设计

5.4.1 通讯界面设计

5.4.2 通讯程序设计

5.5 空间矢量调制的数字实现

5.6 滤波器程序设计

5.7 死区补偿

第6章 总结与展望

参考文献

附录1 控制板原理图1

附录2 控制板原理图2

致谢

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