基于DSP的永磁同步电机控制系统

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基于DSP无轴承永磁同步电机控制系统设计

３．南京西门子有限公司，苏南京江
摘要：了控制无轴承永磁同步电机的旋转和转子的稳定悬浮，为设计出了以Ｔ３０Ｆ４７为微处理Ｍｓ２Ｌ２ＯＡ器核心的无轴承永磁同步电机控制系统，充分利用Ｔ３０Ｆ４７的中断系统设计出能同时控制电机ＭＳ２Ｌ１０Ａ２
无轴承永磁同步电机的控制必须同时实现转矩控制和径向力控制，且还是一个强实时控制系统，并控制软件不仅要保证执行过程和结果的正确，同时还必须保证在数字控制系统允许的时间范围内完成控制量的
是通过控制气隙磁场产生的，电机带有负载时转矩当绕组中电流Ｌ不为０径向力绕组电流与径向力之间，
ｔｌｌｔｍａｎｔｒｕ，ｈｔｏｉｏｎｌｉｃｅｋｄｂＥｎＡ６Ｎ．ｔａｔｔｅｃｍｍｎｒｅｒｇｅｃｔｑｅｔｅｍｏｒｐｓｉａｇｓｈｃｅｙＱＰａｄＣＰＩＴＡｓｈｏａｄｏｅｃｏｉｏｏｔｎｅｌ，・ Nhomakorabea４８・
《测控技术｝００年第２第９期２１９卷
基于ＤＰ无轴承永磁同步电机控制系统设计Ｓ
张
（．南京信息职业技术学院，１江苏南京
磊，李同华
２０１１０６；
２０４）１０６
２０４；．南京航空航天大学自动化学院，１０６２江苏南京
存在一个由电机负载引起的电角度，时的数字控制此系统构成如图１所示。图中，为无轴承永磁同步电动机角速度的命令值（单位为ｒｄ，子实际的角速度由光电编码器检ａ）转

基于DSP的磁场定向控制永磁同步电动机系统

白　弢　1977年5月生,2002年毕业于清华大学自动化系控制理论与控制工程专业,获硕士学位。

现在北京通信有限责任公司从事自动化控制方面的工作。

控制与保护基于D SP 的磁场定向控制永磁同步电动机系统清华大学(100084)　白　弢　李旭春　李鹤轩摘要　本文提出了一套基于T I 公司的TM S 320F 240D SP 芯片对永磁同步电动机进行调速以及精确定位的解决方案,利用磁场定向的控制方法设计了一套双闭环调速系统,并介绍了此方法的算法实现。

叙词　D SP 永磁同步电动机　磁场定向控制New Solution Ba sed on D SP for P M S MT singhua U n iversity Ba i Tao ,L i Xuchun ,L i Hexuan Abstract :T h is docum en t p resen ts a so lu ti on to con tro l a p erm anen t m ag 2net synch ronou s m o to r u sing the TM S 320F 240.T he con tro l m ethod p resen tedrelies on the field o rien ted con tro l.W ith th is m ethod ,a system of doub le clo se 2loop on cu rren t and sp eed is p resen ted .T he i m p lem en t of th is con tro l strategy w as elabo rated . Key words :D igital signal p rocesso r Perm anen t m agnet synch ronou s m o 2to r F ield o rien ted con tro l 1　概述电机调速系统一直是电气传动的一个重要方面。

基于DSP的永磁同步电动机控制系统的研究

了开关频率；自行设计了自举驱动电路，证了保ＩＢＧＴ能够安全可靠地运行；外还设计了键盘和此
显示电路，系统具有良好的人机交互性能．用使采
ｃ语言进行了软件设计，实现了系统速度、电流双
，
ｗａｅｐｏｒｍｍｉｇ，ｏｄｃｓｅｐｒｍｅｔｌｒｓａｃｒｒｇａｎｃｎｕｔｘｅｉｎａｅｅｒｈ．Ｔｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｓｓｏｔｙｔｍｈｘｅｉｎａｅｕｔｈｗｈｅｓｓｅｈｓｍａｙａａａｅｕｈａｎｉｕｅｈｒｗａｅｄｓｇａｎｄｖｎｔｇｓｓｃｓｕｑａｄｒｅｉｎｅｃｌｅｔａｔ—ｎｅｆｒｎｅｔｃｎｑｅｘｅｌｎｎｉｉｔｒｅｅｃｅｈｉｕ
一
ｔＰＭ）ｓｓｍ，ａｎｖｌＭＳｏｔｌｙｔｍｉｉｔｄｃｄｉｔｉｐｐｒＡｕｌｏｒ（ＭＳｙｔｅｏｅＰＭｃｎｒｓｓｎｒｕｅｎｈｓａｅｏｓｅｏｄｏｂｅ
．
ｃｏｅｌｏｏｔｏｙｔｍｔｕｒｎｎｄｓｅｄｌｏｓａｐｉｄｗｉｈＤＳａｏｅ０ｈｙｌｓｄ—ｏｐｃｎｒｌｓｓｅｗｉｃｒｅｔａｐｅｏｐｉｐｌｅｔＰｓｃｒｆｔｅｓｓｈｖＩ４Ｎ３２ｏ０＿。（８ｘ】．
基于ＤＰ的永磁同步电动机控制系统的研究Ｓ

基于DSP的双闭环永磁同步电机控制系统设计

ｍｉｉ（ｏＪ１０）ｓｏＮ．４１ｓｎ５
１引言
ＰＭ的特点是体积小、量轻、率因数高．ＭＳ重功力矩惯量比大，子电流和定子电阻损耗小．够定能实现高精度、动态性能、范围的调速或定位控高大制，目前在工业伺服系统中占主导地位［１－ＰＭ构成伺服驱动系统的性能。一方面由ＭＳ
第４５卷第１期１
２１０１年１１月
电力电子技术
ＰｗｒＥｅｔｎｃｏｅｌｃｒｉｓｏ
Ｖ１５ｏ．，Ｎｏ１４．１
Ｎｏｅｅ０ｖｍｂｒ２１１
基于ＤＰ的双闭环永磁同步电机控制系统设计Ｓ
陈晓丽，何林娜，梁大强，刘志刚
ＴｅＤｅｉｎｏｉｅｙｔｍｏｈｓｇｆＤｒｖｓＳｓｅｆｒＰＭＳｓｄｏＰＭＢａｅｎＤＳ
ＣＨＥＮＸｉｏｌ，ＨＥＬｎｎａ —ｉｉ — ａ，ＬＡＮＧ — ｉｎＩＤａｑａｇ，ＬＵＺｉｇｎＩｈ —ａｇ
式中：Ｌ为定子相电阻和电感；ｐＲ，ｎ为转子磁极对数；ｔｏ为
第４５卷第１期１
２１０１年１１月
电力电子技术
ＰｗｅｌｃｒｎｃｏｒＥｅｔｏｉｓ
Ｖｏ．５，Ｎｏ１１４．１Ｎｏｅｅ０ｖｍｂｒ２１１
在此基于Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２型ＤＰ对ＰＭ电ＳＭＳ

基于DSP的永磁同步电动机直接转矩控制系统研究

ｎｄｔｅｃｒｓｏｄｎＳｉｔｘｅｍｅｔｌｔｒ．ＡｄｒｃｔｑｅｏｓｍｏｒＩＭＳｏｎｅｉｅｏｒｐｎｉｇＤＰｄｇａｅｐｒｎａｆｇｈｅｉｌｉｐｏｍｉｔｏｕｅｒ
ｃｎｒｌｙｔｒＰＭｂｓｄｏｄａｃｄｅｔｄｄＫｌａｌｒ（Ｋ）ｈｄｂｅｒｐｓｄｏｔｓｍｆＭＳａｅｎａｖｎｅｘｎｅａｍｎｆｔＥＦａｅｎｐｏｏｅ．ＡｃｏｓｅｏＩｅｉｅｎａ —
ＡｂｔａｔＭａｎｙｓｕｉｄａｏｔｔｅｄｒｃｏｑｅｃｎｒｌｓｓｅｆｒｉｔｒｏｅｍａｅｔｍａｎｔｓｎｈｏｓｒｃ：ｉｌｔｄｅｂｕｈｉｅｔｔｒｕｏｔｏｙｔｍｏｎｅｒｐｒｎｎｇｅｙｃｒ — ｉ
卡尔曼滤波应用于永磁同步电机转速和转角的估计，实现将定子磁链给定值限制在一定范围内，在基速范围内通过改变定子磁链给定幅值以达到最大转矩／链运行的目的。设计的实验平台证磁
Ｐｒｍｅｅｓｉａｉｎ；Ｅｘｅｍｅｔａａｔｒｅｔｔｏｓｍｐｒｉｎ
０引言
１８９５年，德国学者Ｍ・ｅｅｂｏｋ率先提出Ｄｐｎｒｃ
棒性的自适应控制算法。文针对传统控制策本
略对定子磁链观测误差较大的缺陷，提出将扩展
ｃｒｎｌｔｉ）ｔｆａｉｉｔａｄｖｌｉｅｅｖｒｉｙｓｕａｏｎｘｅｉｅｔｕｅｔｉａｏ．Ｉｓｌｙｎａｄｔｗｒｅｆｄｂｉｌｉｎａｄｅｐｒｎ．ｍｉｔｎｓｅｂｉｉｙｉｅｍｔｍ

基于DSP的永磁同步电动机矢量控制系统研究电气工程及其自动化专业毕业设计毕业论文

诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名：日期：年月日湖南工程学院毕业设计（论文）任务书————☆————设计（论文）题目：基于DSP的永磁同步电动机矢量控制系统研究姓名周琳系别应用技术学院专业电气工程及其自动化班级0786 学号200713010616指导老师颜渐德教研室主任谢卫才一、基本任务及要求：1）掌握矢量控制的基本原理。

2）掌握永磁同步电动机矢量控制系统。

3）利用MATLAB软件仿真，分析。

4)硬件设计及软件设计二、进度安排及完成时间：2月20日：布置任务，下达设计任务书2月21日——3月10日：查阅相关的资料（总参考文章15篇，其中2篇以上IEEE的相关文章）。

3月13日——3月25日：毕业实习、撰写实习报告3月27日——5月30日：毕业设计、4月中旬毕业设计中期抽查6月1日——6月7日：撰写毕业设计说明书（论文）6月8日——6月10日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP。

6月11日——6月12日：毕业设计答辩目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第１章概述 (1)1.1永磁同步电动机的发展概况及应用前景 (1)1.1.1 永磁同步电动机发展概况 (1)1.1.2 永磁同步电动机特点及应用 (2)1.2永磁同步电动机控制系统的发展现状与趋势 (3)1.3课题研究的背景及本文的主要研究内容 (4)1.4本课题的研究意义 (5)第2章永磁同步电动机的结构及其数学模型 (7)2.1永磁同步电动机的结构 (7)2.2永磁同步电动机的数学模型 (8)2.2.1 永磁同步电机在静止坐标系(UVW)上的模型 (8)α-)上的模型方程 (10)2.2.2 永磁同步电机在两相静止坐标系(β2.2.3 永磁同步电机在旋转坐标系(d q-)上的数学模型 (12)第3章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (16)3.1永磁同步电机的控制策略 (16)3.1.1永磁同步电机外同步控制策略 (16)3.1.2 永磁同步电机自同步控制策略 (16)3.1.3 永磁同步电动机的弱磁控制 (19)3．2空间矢量脉宽调制(SVPWM) (19)3.2.1 空间矢量脉宽调制原理 (19)3.2.2 空间矢量脉宽调制实现 (22)3.3PI控制器的设计 (24)3.3.1 电流环PI控制器的设计 (24)3.3.2 速度环PI控制器的设计 (25)第4章系统仿真模型 (26)4.1MATLAB仿真工具箱简介 (26)4.2闭环控制系统仿真 (27)4.3仿真结果及分析 (31)第5章永磁同步电机控制器的硬件设计 (34)5.1功率变换单元的设计 (34)5.1.1 三相桥式主电路 (35)5.1.2 IR2130驱动器 (36)5.1.3 信号隔离电路 (38)5.2检测单元的设计 (38)5.2.1位置检测单元的设计 (38)5.2.2 电流检测电路 (40)5.2.3 电压检测电路 (40)5.3控制器的设计 (41)5.3.1 DSP的特点和资源 (42)5.3.2 系统设计中所用的DSP硬件资源 (43)5.4电平转换 (44)5.5保护电路的设计 (45)5.5.1 过流保护电路 (45)5.5.2 过压保护电路 (46)5.5.3 上电保护电路 (46)5.5.4 系统保护电路 (47)第6章永磁同步电机控制器的软件设计 (48)6.1DSP软件一般设计特点 (48)6.1.1 公共文件目标格式 (48)6.1.2 Q格式表示方法 (49)6.2控制系统软件的总体结构 (50)6.3控制系统子程序设计 (53)6.3.1 位置和速度计算 (53)6.3.2 速度、电流PI控制 (55)6.3.3 电流的采样与滤波 (56)6.3.4 坐标变换软件实现 (58)6.3.5 正余弦值的产生 (58)6.3.6 空间矢量PWM程序 (59)结束语 (60)参考文献 (61)致谢 (62)附录 (63)基于DSP永磁同步电动机矢量控制系统研究摘要：本论文在分析了PMSM的结构、数学模型的基础上采用弧公司专用于电机控制的TMS320F2407A型数字信号处理器作为核心，开发了全数字化的永磁同步电机矢量控制调速系统，主要完成了以下几个方面的工作：(1)本文查阅大量的文献资料，阐述了永磁同步电机的发展概况及应用以及其控制系统的发展现状，讨论了此课题的研究意义。

基于DSP的电梯永磁同步电机的DTC控制系统

自动化
稳调速和实时控制。给出了系统硬件和软件设计方案。
关键词：数字信号处理器；永磁同步电机；直接转矩控制；空间电压矢量
中图分类号：Ｔ２３Ｐ７文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ４２（０ｌ１－０８００９９９２１１１０２ — ４
的应用。
转矩的控制。
在ＤＣ控制过程中对控制策略快速响应的要Ｔ
求较高，本文讨论了采用数字信号处理器（ｉ— Ｄｇｉ
ｔｌｉｎｌｒｃｓｒａＳｇａＰｏｅｓ，简称ＤＰｏＳ）作为核心处理器，
ＬＵＹｉｂａＨＥＮ— ｕＩ — ｉｏ．ＣＪｎ
（．ａｕｔｆＡｕｏｔｎ，ＧｕｎｄｎｃｔｎｌｏｌｇｆＩｄｓｙａｄＣｍｍｅｃ１ＦｃｌｏｔｍａｉｙｏａｇｏｇＶｏａｉａｌｅｏｕｔｎｏｏＣｅｎｒｒｅ，Ｇｕｎｚｏ０ａｇｈｕ５５０，Ｃｈｎ；１１ｉａ
Ｄ பைடு நூலகம்）ＴＴ，ＤＣ控制是在定子坐标系下分析交流电机
的数学模型，通过动态调整定子磁链超前或滞后转子磁链的转矩角来获得所需的转矩，强调对电机转矩进行直接控制＿，从而对电梯的拽１］引电机而言，无论是在动态还是稳态，都将对电梯运行的平稳性及平层精度的控制转换为对

基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计

基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计胡宇;张兴华【摘要】以小功率永磁同步电机(PMSM)为研究对象,结合数字信号处理器TMS320F2812功能特点,给出了一套PMSM驱动控制系统硬件设计方案.详细阐述了功率驱动主电路、反馈信号检测电路以及供电电路的设计,介绍了主要元器件选型和参数计算方法.基于设计的硬件平台,对PMSM调速控制系统进行了测试.试验结果表明,所设计的控制系统硬件设计可靠、性能稳定、控制精度高.%Based on the controlled object of small power permanent magnet synchronous motor (PMSM),combined with the main features of digital signal processor TMS320F2812,an overall hardware design scheme had been put forward for the PMSM drive control system.Design of the power driven main circuit had illustrated,signal detection circuit and power supply circuit in detail,meanwhile introduced the main components selection and parameters calculation method.Based on the designed hardware platform,the control system of PMSM had been performed a functional test.Experimental results showed that the hareware design of control system had good reliability with stable performance and high control precision.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)012【总页数】7页(P19-24,80)【关键词】永磁同步电机;功率驱动主电路;信号检测电路【作者】胡宇;张兴华【作者单位】南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816;南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)因其体积小、损耗低、功率密度高和效率高等优点，在机械制造、工业控制、航空航天等领域得到广泛应用[1]。

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制的片内资源。本文作者在简要叙述直接转矩控制系统
原理的基础上，提出了基于Ｔ３ｏ２０芯片的永磁同ＭＳ２Ｆ４步电机ＤＣ系统实现方案，并通过实验证明了该方案的Ｔ可行性和系统较高的动静态性能。
维普资讯
第２０卷第１期
２００７年１月
Ｄｅｅｏｍｅｔ＆Ｉｎｖｔｎｏｃｉｅｙ＆ｅｅｔｃｌｐｏｕｔｖｌｐｎｎｏａｉｆｍａｈｎｒｏｌｃｒａｒｄｃｓｉ
机电产品开簋与刨新
Ｖ１０Ｎ．ｏ．。ｏ１２Ｊｎ．０７ａ．０２
基于ＤＰ的永磁同步电机控制系统Ｓ
李铁 ‘
（连海事大学，辽宁大连大１６２）１０６
摘
要：直接转矩控制（ｃ）是一种高性能的电机控制方法，ＤＴ它根据磁通和转距的要求，直接选择逆变器的开关顺序，电机在最佳状态下运行。本文作者设计了一套基于Ｔ３０２０ＤＳ芯片的永使ＭＳ２Ｆ４Ｐ磁同步电机直接转距控制系统，绍了其原理、软硬件结构及工作流程。实验结果证明了设计方介
学家进一步提出。它摒弃了矢量控制中解耦的控制思想，采用空间矢量的概念，通过检测定子电压和电流，
障信号。
（）短路保护：ＩＭ监视每一个ＩＢ３ＰＧＴ的集电极电流，一旦发现ＩＴ出现短路电流，则短路保护动作（ＧＢ通过流保护）（）过热保护：ＩＭ检测模块温度，一旦发现模块４Ｐ温度超过了允许值（１。，ＩＭ立即关断下桥臂的所有１８）ＰＩＢ，直至模块温度降下来为止，并在整个过热期间封ＧＴ锁ＩＢＧＴ的驱动信号，同时通过Ｆ０输出故障指示。（）欠压保护：ＩＭ检测每一桥臂的控制电压，一５Ｐ旦发现控制电压在一定的时间内降到了允许值ＩＶ以２下，则ＩＭ立即关断相应的ＩＢ，在整个欠压期间内ＰＧＴ并封锁ＩＢＧＴ的驱动信号。如果是下桥臂发生欠压保护，
封锁ＩＢ的驱动信号。如果是下桥臂ＩＢＧＴＧＴ发生过电
流。ＩＭ还将通过ＦＰ０端口输出一脉冲宽度为２ｍｓ的故
１ＰＭＳ直接转矩控制理论Ｍ
直接转矩控制（Ｔ）作为一种新型的高性能交流ＤＣ调速传动控制技术，２纪８Ｏ世Ｏ年代由德国和Ｅ本的科ｔ
直接在定子坐标系下观测、计算和控制交流电机的磁链
和转矩，将观测值与给定值进行比较，其差值经滞环控制器调节得到相关的控制信号，通过控制逆变器的开关
直接转矩控制（称ＤＣ简Ｔ）是德国学者Ｍ．ｅｅｂｏｋｄｐｎｒｅ
ＤＣ控制技术首先是在异步电动机控制系统中提出和发Ｔ展起来的。近年来，在永磁同步电机调速系统中得到了广泛关注和深入研究阁。
于１８年提出的一种新的电机控制理论。与传统的矢９５量控制不同，这种理论着眼于转矩和磁通的直接控制，
也就是在维持磁链幅值不变的情况下，用定子磁通定向采
２主回路硬件系统
硬件系统的结构如图１所示。其中．主回路硬件部分采用智能型功率模块ＩＭ，该模块将功率管ＩＴ及ＰＧＢ
的方法，通过调整定子磁通在空间的旋转速度来控制转矩，进而控制电机的转速。由于它取消了旋转坐标变换，因而具有结构简单、手段直接、易于实现全数字化
案的可行性和系统的优良性能。
关键词：永磁同步电机；直接转矩控制：ＤＳＰ中图分类号：Ｔ８Ｍ３文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ６３（０７１１３００２６７２０）０－５－３
０引言
（）驱动功能：当输入驱动信号电平大于最小关断１
电压（）时，功率开关管ＩＢ４ＶＧＴ关断；当输入驱动电平
小于最大开启电压０８．Ｖ时，功率开关管关断。（）过流保护：ＩＭ监视每一个ＩＢ的集电极电２ＰＧＴ流，一旦发现ＩＴ过电流并超过允许时间（ｔ）ＧＢ１￣，则Ｏｓ过电流保护立即关断相应的ＩＢ，ＧＴ并在故障时间内（ｍ）２ｓ
的优点【ｌＪ。Ｔ３０２０芯片专门面向电机控制领域的数字信ＭＳ２Ｆ４号处理器，具有通用ＤＰ的快速性特点和便于电机控Ｓ
其驱动、保护等电路都集成在一起，从而使系统设计简
单、结构紧凑、工作更加可靠，ＩＭ具有以下功能：Ｐ