【正文】 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 74 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 DSP 的永磁同步電機(jī)控制 設(shè)計(jì)總說明 ........................................................................................................................ 3 Abstract ............................................................................... 4 1. 緒論 ............................................................................................................................... 5 交流調(diào)速概述 .............................................................. 5 相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展 .............................................................. 5 功率器件發(fā)展 .......................................................................................... 5 變頻技術(shù)發(fā)展 .......................................................................................... 6 電機(jī)制造技術(shù)和交流調(diào)速理論的發(fā)展 .................................................. 6 控制理論發(fā)展 .......................................................................................... 7 微處理器發(fā)展 .......................................................................................... 7 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向 .........錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本文研究的 主要內(nèi)容 ................................................... 8 2 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及控制原理 ..................................................................................... 8 永磁同步電機(jī)控制理論的發(fā)展 ..................................... 8 永磁交流伺服控制系統(tǒng) ................................................ 9 永磁同步電機(jī)的矢量控制原理 ..................................... 9 永磁同步電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和種類 ........................................................... 9 永磁同步電機(jī)的控制策略 ...................................................................... 9 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立 ............................................................. 10 SVPWM 基本原理 ...................................................... 17 空間矢量的定義 .................................................................................... 17 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 ................................................................. 18 基于 DSP的永磁同步電機(jī)控制 第 2 頁 共 74 頁 六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) .....................................19 T1， T2， T0 的計(jì)算 ............................................................................22 電機(jī)的位置檢測(cè)原理 .................................................. 23 光耦隔離電路的原理 .................................................. 26 逆變器原理 ................................................................. 28 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) .....................................................................................................31 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) ..................................................... 31 主控芯片 DSP2812 的基本特征 ................................ 32 DSP 外設(shè)介 紹 ............................................................. 33 主電路模塊設(shè)計(jì) ......................................................... 37 . 1 整流濾波電路的設(shè)計(jì) ............................................................................37 逆變電路的設(shè)計(jì) .....................................................................................38 測(cè)速電路 的設(shè)計(jì) .....................................................................................39 通信接口電路設(shè)計(jì) ..................................................................................40 圖 32 SCI 接口電路圖 .................................................................................40 最小系統(tǒng)電路 ..........................................................................................41 LED 顯示電路 ............................................................. 41 光耦隔離電路 ................................................................... 42 2. 第五章軟件設(shè)計(jì) ..........................................................................................................50 DSP 開發(fā)軟件的安裝與應(yīng)用 ...................................... 50 總結(jié)與致謝 .......................................................................................................................60 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................73 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 74 頁 基于 DSP 的永磁同步電機(jī)控制 設(shè)計(jì)總說明 隨著電力電子技術(shù)現(xiàn)代控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)微芯片技術(shù)的迅速發(fā)展 ,在交流調(diào)速技術(shù)中 ,變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和高效節(jié)能效果等優(yōu)點(diǎn)成為了國內(nèi)外交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展方向 ,現(xiàn)階段運(yùn)用計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的最新發(fā)展成果將成熟的電機(jī)控制理論應(yīng)用并構(gòu)建成完整的系統(tǒng)已經(jīng)是該領(lǐng)域內(nèi)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在交流伺服系統(tǒng)中，由于電機(jī)本身具有的非線性和強(qiáng)耦合特性，其控制方法相當(dāng)復(fù)雜，因此用普通單片機(jī)很難取得良好的控制效果。本文中采用 TI 公司的高速數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320F2812 為控制核心，利用空間矢量脈寬調(diào)制控制算法，可以有效地解決電機(jī)的強(qiáng)耦合特性；適時(shí)地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、速度和位置狀態(tài)；并且不用過大體積的能量變換裝置即可隨意地控制瞬態(tài)電流的幅值；當(dāng)采用正弦波電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以完全消除轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。采用 TMS320F2812 定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器為主控芯片，完成電流環(huán)、速度環(huán)，位置環(huán)的算法實(shí)現(xiàn)及其控制。由于TMS230F2812 的高集成、高性能的 特點(diǎn)，使得控制系統(tǒng)具有控制精度高、硬件簡單、可靠性能高等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)主要由 DSP、 IPM（智能功率模塊 )、檢測(cè)電動(dòng)機(jī)速度信號(hào)和電流信號(hào)的傳感器、光電隔離電路、電源電路等組成。首先，傳感器將檢測(cè)到的定子相電流信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)送入 DSP 的 ADC 和 QEP， DSP 對(duì)檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理后產(chǎn)生 PWM 脈沖信號(hào)，經(jīng)光電隔離后，驅(qū)動(dòng) IPM 智能功率模塊以產(chǎn)生期望的電壓來控制電機(jī)運(yùn)行。此外，系統(tǒng)還具有鍵盤設(shè)定及顯示功能。 本論文是基于電機(jī)矢量控制理論構(gòu)建了系統(tǒng)的模型并以 TI 公司的電機(jī)控制專用DSP 芯片 TMS320F2812 為核心設(shè)計(jì)開發(fā)了一套針對(duì)永磁同步電機(jī)的變頻調(diào)速數(shù)字化控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了 DSP 開發(fā)軟件 的安裝與應(yīng)用， DSP 2812 芯片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電機(jī)的空間矢量控制理論以及 PWM 逆變技術(shù)。給出了系統(tǒng)的硬件總體方案和主要模塊的設(shè)計(jì)，包括主控制電路以及一些器件模塊的選取，采用空間電壓矢量 SVPWM 調(diào)制方式并給出了基于 DSP 芯片的軟件編程。 關(guān)鍵字 ： DSP2812； 空間電壓矢量控制；永磁同步電機(jī) 基于 DSP的永磁同步電機(jī)控制 第 4 頁 共 74 頁 Abstract As the rapid development of modern control technology power electronic technology and puter microchip technology, the speed of regulating technique, frequency control of motor speed, with its excellent speed regulating performance and advantages of high efficiency and energy saving effect ,has bee a development direction of ac speed regulating system both at home and abroad, using the latest developments of puter electronic technology at the present stage to apply mature motor control theory, and build into a plete system has been a hot spot of research in this area. This paper is based on the theory of motor vector control system model ,the motor control special DSP chip TMS320F2812 of TI pany as the core was designed,developed a set of digital frequency control of motor speed control system for permanent mag synchronous motor. DSP development software ,the installation and application of DSP chip 2812 structur