面向冷库门应用的永磁同步电机调速控制系统研究

摘要

冷库门运动控制系统的设计是影响冷库门产品整体性能的关键，是工业门生产企业提升其自身竞争力的核心技术之一。本课题是与天津大远东制冷设备有限公司合作的横向课题，课题主要内容是研制面向冷库门应用的永磁同步电机调速控制系统。目的是解决现有控制系统存在的不足之处，设计出更符合要求的控制系统。
　　本文首先介绍了课题的背景，永磁调速系统的国内外研究现状及发展趋势，并提出了课题的主要研究内容;其次根据应用背景选取了低速永磁同步电机，在分析永磁同步电机结构和特性的基础上，研究了坐标变换的原理，建立了永磁同步电机调速控制系统的数学模型;之后对调速系统的控制策略进行研究，确立了矢量控制算法中直轴电流为零的转子磁场定向控制策略，并研究了空间电压矢量调制技术的原理及实现方法。
　　在完成对控制系统控制策略的研究之后，本文对控制系统的实现方法进行研究，包括对电流环、速度环、位置环控制方式及调节原则的研究，PID调节及其数字化实现的研究，防夹功能及人机交互功能的研究。在此基础上，提出了控制系统的总体控制方案以及防夹功能和人机交互功能的具体设计方案。
　　之后，本文对整个控制系统的软硬件实现进行了详细的设计。首先是硬件部分的设计，主要包括控制核心的设计、电源电路的设计、功率驱动电路的设计以及电流采样与位置检测电路的设计。其次，是对控制系统软件实现的设计，主要包括开发环境的选择、电流采样及速度检测的程序设计、PI调节模块的程序设计、SVPWM生成模块的程序设计等。
　　在文章的最后，对之前的工作进行了总结，并展望了未来工作的方向。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 永磁同步电机的发展

1．3 永磁调速控制的研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 永磁调速系统的发展趋势

1．5 本文研究内容及研究意义

1．6 本章小结

第二章 冷库门调速系统的控制策略研究

2．1 控制系统驱动电机的选择

2．2 永磁同步电机的结构分析与数学建模

2．2．1 永磁同步电机的种类和结构

2．2．2 坐标变换

2．2．3 永磁同步电机在d-q坐标轴下的数学模型

2．3 永磁同步电机的控制策略

2．4 空间电压矢量脉宽调制技术

2．4．1 SVPWM基本原理

2．4．2 SVPWM实现方法

2．5 本章小结

第三章 冷库门调速系统的实现方法研究

3．1 闭环控制系统的研究

3．1．1 电流环控制的研究

3．1．2 速度环控制的研究

3．1．3 位置环控制的研究

3．1．4 各控制环节的调节原则

3．1．5 PID调节及其数字化实现的研究

3．2 控制系统防夹功能及人机交互功能的研究

3．2．1 防夹功能

3．2．2 人机交互功能

3．3 冷库门调速控制系统的设计

3．3．1 控制系统的总体设计

3．3．2 控制系统测速方法的设计

3．3．3 控制系统防夹功能的设计

3．3．4 控制系统人机交互功能的设计

3．4 本章小结

第四章 冷库门调速控制系统的实现

4．1 调速系统硬件构成

4．1．1 控制核心TMS320F2808简介

4．1．2 电源供电电路

4．1．3 功率驱动电路

4．1．4 电流采样与位置检测电路

4．2 调速系统软件实现

4．2．1 系统软件开发环境介绍

4．2．2 系统软件整体结构

4．2．3 电流采样模块

4．2．4 速度检测与计算模块

4．2．5 速度与电流PI调节模块

4．2．6 SVPWM生成模块

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 研究展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢