基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计分析
基于DSP永磁同步电机控制.

基于DSP的永磁同步电机控制设计总说明 (3)Abstract (4)1. 绪论 (5)1.1 交流调速概述 (5)1.2 相关领域发展 (5)1.2.1 功率器件发展 (5)1.2.2 变频技术发展 (6)1.2.3 电机制造技术和交流调速理论的发展 (6)1.2.4 控制理论发展 (7)1.2.5 微处理器发展 (7)1.3 国内外研究动态和发展方向 .......... 错误!未定义书签。
1.4 本文研究的主要内容 (8)2永磁同步电机结构及控制原理 (8)2.1永磁同步电机控制理论的发展 (8)2.2永磁交流伺服控制系统 (9)2.3永磁同步电机的矢量控制原理 (9)2.3.1永磁同步电机的内部结构和种类 (9)2.3.2 永磁同步电机的控制策略 (9)2.3.3永磁同步电机数学模型的建立 (10)2.4 SVPWM基本原理 (17)2.4.1 空间矢量的定义 (17)2.4.2电压与磁链空间矢量的关系 (18)2.4.3 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场 (19)第1 页共74 页2.4.4 T1,T2,T0的计算 (22)2.5电机的位置检测原理 (23)2.6光耦隔离电路的原理 (26)2.7逆变器原理 (28)第三章硬件电路设计 (31)3.1 系统硬件总体设计 (31)3.2 主控芯片DSP2812的基本特征 (32)3.3 DSP外设介绍 (33)3.4主电路模块设计 (37)3.4. 1 整流滤波电路的设计 (37)3.4.2 逆变电路的设计 (38)3.4.3 测速电路的设计 (39)3.4.4通信接口电路设计 (40)图3-2 SCI接口电路图 (40)3.4.5最小系统电路 (41)3.5 LED显示电路 (41)光耦隔离电路 (42)2. 第五章软件设计 (50)5.1 DSP开发软件的安装与应用 (50)总结与致谢 (60)参考文献 (73)第2 页共74 页基于DSP的永磁同步电机控制设计总说明随着电力电子技术现代控制技术以及计算机微芯片技术的迅速发展,在交流调速技术中,变频调速以其优异的调速性能和高效节能效果等优点成为了国内外交流调速系统的发展方向,现阶段运用计算机电子技术的最新发展成果将成熟的电机控制理论应用并构建成完整的系统已经是该领域内研究的一个热点。
基于DSP的车用空调永磁同步电机滑模控制系统研究

基 于 D P的车用 空调 永磁 同步 电机 滑模 S 控 制 系统 研 究
付 强 ,刘和 平 ,陈 轶
40 4 ; 0 04 ( . 重庆 大 学 电 气工 程 学 院 ,重 庆 1
2 .重庆建设 车用空调器有 限责任公司 ,重庆 4 0 5 ) 00 2
摘
要 :为 了开发 一套用于车用空调压缩机 的永磁 同步 电机控制系统,在分析 了永磁 同步 电机数学模
型和滑模 变结构控制的理论的基础上,建立 了以 Fesa S 6 84 re l D P5F 36为控制核 心的 P S 无传感器 ce MM 控制系统 ,详细介绍 了系统主要的软硬件设计流程。使用 Fesa rec e提供 的 FeM s r l r at 通信套件 方便 的 e e 实现 D P和上位机 的通信,可 以显示和修 改代码 中定义的中间变量和参数。实验结果表 明滑模观测器 S
Re e r h n S ns ls s a c o e ore sPM SM ntolwih ld ng M o s r e o Co r t S i i de Ob e v r f r Ve il r c nd to r Ba e o Fr e c l P 6F8 46 h ce Ai . o ii ne s d n e s a e DS 5 3
具有 良好 的鲁棒性 ,能够很好 的跟踪转子实际位置 ,验证 了该控制 系统 的可行性,为下 一步 负载 匹配
实验打下 了良好的基础。
关 键词 :永磁 同步 电机 ;滑模观测 器 ;飞思卡 尔(recl) Fesa ;车用 空调 e
中图分类号 :T 4 :T 5 M3 1 M3 1 文献标志码 :A 文章编号 :10 .8 8 2 1 )30 5 —4 0 164 (0 0 0 —0 60
基于DSP的无传感器永磁同步电机控制器设计

( iq a oo a e , uy n 5 0 8 C ia Ln u nM t M k rG i g5 0 0 ,hn ) r a
Ab t a t T e l t h r b e h t h oo o i o n p e r a d t e e t as l t n b s d o h l ig sr c : o d a h te p o lmst a e r trp st n a d s e d a eh r d tc , o u i a e n t esi n wi t i o o d mo e c re t b ev rwa rs n e o e t t t e r trsp s in a d v l ct , n o t l rw s d sg e n e e— d u r n s re sp e e td t si e h oo ' o i o n eo i a d ac n r l a e in d a d d v l o ma t y oe
坐 标 系 法 、 测 器 观 法 、 尔 曼 滤 波 法 卡 等 。相 电 流 检 测 法 原 理 框 图 如 图
可靠 性 , 因此研 究无 传 感 器 的 控 制技 术 就 显 得 十 分
必 要
2转 子 位 置检 测
P M 的反 电动势 是 正 弦形 的 , 使 电机 产 生 MS 要 平 滑 的转矩 , 电机 绕 组 中流过 的 电流 也 必 须是 正 弦 基
于
∽
l系 统控 制 策 略
采 用 i= 0的磁 场定 向矢 量控 制方 式 , 控制 方 该 案包含 了速 度和 电 流两 个 闭环 , 中速 度 控 制 为外 其 环, 电流 控制 为 内环 。给定 转 速 与估 算 出 来 的转 速
基于DSP的无位置传感器永磁同步电机磁场定向控制系统

基于DSP的无位置传感器永磁同步电机磁场定向控制系统本文着重介绍了一种改进算法,即取消相电流传感器且采用滑模观测器实现无位置传感器速度控制。
永磁同步电机(PMSM)是近年来发展较快的一种电机,由于其转子采用永磁钢,属于无刷电机的一种,具有一般无刷电机结构简单,体积小,寿命长等优点[1]。
本文讨论空间矢量控制的永磁同步电机,采用磁场定向算法借助DSP 高速度实现对转速的实时控制。
由于控制算法必须获取转子位置信息,所以传统的控制系统都需要以光电编码器等作为转子位置传感器。
为了最大限度减少传感器,本文从改变相电流检测方法,建立采用砰-砰控制的滑模观测器,介绍一个可以实现的模型。
2磁场定向原理磁场定向控制,简称FOC。
如图1 所示,两直角坐标系:αβ坐标系为定子静止坐标系,α轴与定子绕组a 相轴重合;dq 为转子旋转坐标系,d 轴与转子磁链方向重合,并以同步速ωr 逆时针旋转。
两坐标系之间的夹角为θe。
可以把定子电流综合矢量is,在旋转坐标系dq 轴上如下式分解is=isd+isq (1)在交流永磁同步电机中,转子为永磁钢,可认为转子电流综合矢量的模大小不变,常用常数值IF 代表。
根据交流电机电磁转矩T 与定、转子电流综合矢量的普遍关系式[2]式中p 极对数L12 定、转子互感i1 定子电流综合矢量i2 转子电流综合矢量δ定、转子综合矢量间夹角这样电磁转矩只随|i1|和角δ变化。
为了获得简单可控的转矩特性,可以给定定子电流综合矢量指令使其始终在q 轴上,即δ=90°,从而得式中Is 定子电流综合矢量的模按上式可以实现用定子电流综合矢量的模来直接控制电动机电磁转矩,从而使永磁同步电动。
基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计共3篇

基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计共3篇基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计1基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计随着现代电子技术的发展,控制技术逐渐成为重要的研究领域。
永磁同步电机作为一种高效、稳定的电机,已经得到广泛应用。
而矢量控制技术,则可实现对永磁同步电机的精确控制,提高其效率和稳定性。
本文,我们将介绍基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计。
从系统架构、控制算法、硬件设计以及实验测试等方面,详细探究其原理和实现方法。
一、系统架构永磁同步电机矢量控制系统主要由两部分组成:控制器和电机。
其中,控制器采用DSP作为核心,运行矢量控制算法,将电机转速、位置等信息输入进行控制。
电机由永磁同步电机、驱动器和传感器组成。
二、矢量控制算法矢量控制算法主要包括两种:基于空间矢量分解的矢量控制和基于旋转矢量的矢量控制。
其中,基于空间矢量分解的矢量控制是通过将电机的空间矢量分解为定子和转子磁链矢量,控制其大小和相位差来实现永磁同步电机的转矩和转速控制;基于旋转矢量的矢量控制则是通过构建一个旋转矢量,并控制其与电机运动的相对位置来实现对电机的精确控制。
三、硬件设计在硬件设计方面,我们采用了一种小型化的设计方案,将DSP 与其他电路集成在一起,便于控制和维护。
电机驱动器采用了3相全桥逆变器,可实现对电机的相位和大小控制。
传感器为霍尔传感器,并通过反馈控制将电机转速等信息输入到控制器中。
四、实验测试为了验证所设计的永磁同步电机矢量控制系统的有效性,我们进行了实验测试。
通过转速和转矩测试,得到了电机在加速、减速、负载改变等情况下的运行特性。
实验结果表明,所设计的永磁同步电机矢量控制系统具有较高的控制精度和稳定性。
五、结论综上所述,基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计可实现对永磁同步电机的精确控制,提高其效率和稳定性。
对于电机控制领域的研究和应用具有一定的参考和借鉴价值本文介绍了基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计。
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对永磁同步电机直接转矩控制技术的研究

但是应用起来 存在着一些 问题 , 以基于 D P永磁磁同步电 波电路等组成 的, 所 S 根据 电机的参数设置, 输入功率部分选用的 电容滤波 ,来获得平滑 的直流 电压 以便输 出到逆变部分的开
永磁 同步 电机 直 接 转 矩 控 制 理 论 的指 导思 想 是 :保 持 定 关器 件 。
应。
计主要包括: 定子相 电流检测和转速检测 。
() 1定子相 电流的检测 电路 。
磁链幅值不变条件下,通过控制定子和转子磁链之 间夹角达 在控 制 系 统 中, 制 器要 准 确 及 时测 出绕 组 中实 际 电流 的大 小, 控
以便于实现 电流保护电路以及 电流控制的设计 。电流采样实
对于转速 的测量有多种方法,其中光电编码器是其 中性
机是模拟现代络筒机的主要 的控制中心 , 它是 由C AN总线 向 能与精确性方面较好的一种方法, P芯片中 Q P电路是专 DS E
D P控制系统进行发送指令, S 在此 , S D P控制系统主要 负责 内 门接 受光 电编码器的输出信号。本论文使用 的永磁同步 电机
现 控 制 性 能标 准 是 : 时 陛、 确 性 、 靠 性 。 在 进 行 电 流 测 实 准 可
3基 于 DS 对 永 磁 同 步 电 机直 接 转 矩 控 制 系统 硬 件 系 统设 计 量时 , P 我们尽量使用方法简单、 价格性能较好的电阻器 测量 。 本 文 设 计 的永 磁 同步 电机 直 接转 矩 控 制 的硬 件 平 台主 要 在此 , 我们使用 电磁隔离霍尔元 件来对 电流进行检测 。 包 括 : 1永 磁 同步 电机 ;2 上 位 机 ;3 以 T 30 2 1D P () () () MS 2 F 8 2 S 为核 心 的 控 制 系 统 及 电 压源 逆 变 驱 动 器 三 个 部 分 。其 中上 位 () 速 的检 测 。 2转
基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法研究

基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法研究摘要:随着社会经济的进步发展和科学技术的革新,生产行业伴随着技术的创新有了新的发展态势,特别是伺服控制系统已经广泛应用在各行各业内。
基于此,本文以DSP永磁同步电机伺服控制算法作为研究对象,通过对永磁同步电机伺服控制系统的相关概况进行分析,分别从基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统的硬件电路设计和软件电路设计进行详细阐述,探究基于DSP的永磁同步电机伺服控制的有关算法,从而体现出整个控制系统的数字化和智能化。
关键词:DSP;永磁同步电机;伺服控制算法引言:工业化进程的脚步加快,导致数字信号处理技术和控制技术的发展带动了永磁同步电机的进步,越来越小的功率损耗获得各行各业的青睐,使用先进DSP永磁同步电机伺服控制算法,提高工业生产效率,加强对系统的有效控制,拓宽基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统的应用领域,提高计算的精确度,加强航天航空、数控加工以及机器人控制领域的有效发展,推动我国高科技技术的研究实力。
1. 永磁同步电机伺服控制系统相关概况分析基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统中,伺服系统指的就是执行机构会根据接收得到的信号进行制定的动作,如果没接收到信号就不会做出动作,当信号达到系统内部的时候,根据信号的要求进行工作。
随着工业的进步和发展,永磁同步电机出现在工业生产领域,并且开始逐渐占据主导地位,但是永磁同步电机的进步会受到材料的制约,在二十世纪七十年代,永磁同步电机生产已经得到应用,但是它用到的稀土永磁材料价格过于昂贵,并没有广泛被应用在各行各业当中;到了二十世纪九十年代,永磁同步电机中材料技术逐渐发展成熟,性能的完善带来了价格的降低,永磁同步电机功率和性能在第一程度上有了提高,电机的体积减小,结构制作以及电机的设计工艺有了发展,基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法结果更加精准,带动了永磁同步电机的应用。
电力电子技术是实现永磁同步电机伺服控制的重要技术之一,在这其中半导体功率器件起到了尤为关键的作用,在各个发展阶段中,半导体功率器件都有着属于自己的作用,首先在半控式晶闸管的演进下,形成了具备自关断能力的半导体器件,在这其中包含大功率晶体管、可关断晶闸管以及功率场效应管,随着时代的进步和发展出现了复合型的厂控器件,在这其中包含了绝缘栅功率晶体管、静电感应式晶体管、静电感应式晶闸管和MOS晶体管,最终经过不断的有效资源配置和相关基于DSP的永磁同步电机伺服控制技术的革新,功率集成电路形成,带动了基于DSP的永磁同步电机伺服控制算法的进一步发展[1]。
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基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计分析
发表时间:2019-12-16T13:35:56.457Z 来源:《工程管理前沿》2019年第21期作者:王兴伟陈芳兰呼夏苗[导读] 永磁同步电机设备中的矢量控制技术系统具备控制精确度高,动态技术性能表现状态良好,调速功能覆盖范围大等特点【摘要】永磁同步电机设备中的矢量控制技术系统具备控制精确度高,动态技术性能表现状态良好,调速功能覆盖范围大等特点,能够实现对目前常用的各类控制技术系统的有效替代,基于DSP组件运用背景下开展永磁同步电机控制技术系统的硬件部分设计工作,能支持永磁同步电机设备各项基本技术性能的稳定充分发挥。
【关键词】DSP;永磁同步电机;控制系统;硬件设计;研究分析
永磁同步电机设备具备体积小、内部技术结构简单、运行功率因数较高等实用性特点。
最近几年以来,伴随着电机控制技术、电力电子技术相关理论,以及计算机控制技术的快速发展,永磁同步电机设备逐步获取了在各类控制技术系统之中的广泛引入运用,为我国人工智能机器人事业,航空航天事业,以及数控精密加工事业的快速优质有序发展,做出了重要贡献。
一、控制技术系统的总体性硬件设计思路
本套硬件技术系统选择TMS320F28335DSP技术组件充当其控制核心,借由与类型多样的外围性扩展技术组件实施相互结合,共同建构形成了具备全面完善的技术功能,以及驱动控制流程相对简单的PMSM驱动控制技术系统,其基本的技术性组成结构示意图参见如图1。
通过解读分析图1中列示的相关信息,可以知道,本技术系统中的硬件主要借由如下部分共同构成:DSP组件的主控技术单元、PMSM 组件、速度参数与位置检测电路结构、主功率部分和驱动电路结构、电流检测电路结构,以及保护性电路结构。
主电路结构部分,经由IR2106技术组件和运用6支P-MOSFET管IRF540N技术组件构建的三相逆变桥技术结构共同构成,其本身借由霍尔传感器技术组件和光电编码器技术组件实时精确地测定获取转子结构的运行速度参数,以及空间位置参数的反馈信号;与此同时,还要运用霍尔传感器技术组件实时性地测定和获取电机设备运行使用过程中的电流参数测定反馈信号。
电源技术模块发挥的主要功能,在于为控制系统的运行过程提供电压。
DSP技术组件作为控制电路结构中的核心组成部分,能针对实际采集获取的永磁同步电机设备的运行状态信号展开处理,继而通过输出SVPWM技术信号,针对逆变器技术组件在具体运行过程中形成的输出结果加以控制干预。
本系统中的DSP技术组件选择安装的是TMS320F28335,是一款经由TI公司设计并且生产制造的优质产品,其在实际使用过程中,能够广泛性地支持和满足永磁同步电机设备运行使用过程中的各项技术控制需求。
TMS320F28335组件的内部配置有性能良好的DSP内核芯片,同时在外部广泛地设置了种类多样的微控制器技术单元,并且借由对本身配置的浮点运算单元的运用,能够有效缩减相关工作人员承担的基本任务量,确保控制算法程序编写工作开展过程中能够获取到更高效能。
28335DSP技术组件正常运行过程中的技术参数信息与信号信息处理能力高达150MHz,本身拥有32位浮点处理技术单元,6个独立设置的DMA通道结构能有效支持ADC程序、McBSP程序,以及EMIF程序。
28335DSP技术组件的功能正处于持续优化的过程之中,能够实现对永磁同步电机设备运行过程中控制技术功能,以及嵌入式系统控制技术功能相关需求的充分支持和满足。
二、主电路结构。