运动控制系统实验指导书

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1、实验一异步电机矢量变换控制原理实验一、实验目的：1.了解异步电机转子磁场定向控制的原理结构框图及硬件构成2.了解异步电机转子磁场位置检测电流模型法3.了解异步电动机转子磁场定向控制原理中实现矢量变换的方法及意义二、实验设备序号名称备注1运动控制实验箱天煌教仪2三相220V异步电动机附1024增量式编码器3PC机安装运动控制软件平台4存储示波器选用三、实验线路及原理1.运动控制系统的硬件配置图1－1运动控制系统硬件构成44图1－1为本系统的硬件配置框图。THKDSP－1为运动控制实验箱，箱内装有DSP主控板（B1），功率驱动板（B2）

2、及控制电源和功率模块板（B3）。图1－2为DSP主控板的组成框图。它包括DSP芯片；RAM芯片IC1、IC2；E2PROM存储器芯片IC3；用于RS232串行通信的接口芯片IC4以及MC－BUSI/O连接器J1、J2。图1－2DSP主控板组成框图图1－3为功率驱动板框图。它包括电动机两相电流Ia，Ib（Iu、Iv）检测；直流母线电压Vdc检测电路；保护电路；PWM信号驱动电路。图1－3功率驱动板电路结构框图电源功率模块板包括﹢5V，±15V,+15V三组电源和由六个IGBT构成的逆变电路。441.异步电动机转子磁场定向控制的原理图1

3、－4转子磁场定向控制原理框图电机的相电流ia，ib检测之后，经过3/2变换（Park变换）和旋转变换后得到旋转变换坐标上的二个分量isd，isq,这两个分量分别与磁通参考值isdref和转矩参考值isqref比较之后送入电流和磁通调节器PI。电流调节器的输出即为在旋转坐标上的电压分量参考值Udref和Uqref；此二分量经旋转逆变换和3/2变换（Park变换）之后得到定子三相电压的参考值Uaref，Ubref，Ucref。根据Uaref，Ubref，Ucref产生三相逆变器的PWM驱动信号。转子磁通的位置角θ则由电机的模型和电机速度

4、反馈信号计算而得。四、实验内容1．熟悉运动控制的系统硬件构成2．异步电机转子磁场定向控制（FOC）得输入信号测量，ia、ib和转子磁场位置角计算3．电流信号的3/2变换（Park变换）及旋转变换441．isd，isq波形观察，并与isdref，isqref作比较五、预习要求1．仔细阅读FOC控制原理的有关章节2．3/2变换（Park变换）与旋转变换的计算公式3．画出异步电机的电流模型框图及有关θ计算公式4．画出电压、电流和转子磁通的空间向量及旋转坐标的d-q轴，静止坐标a-b-c、和α-β。六、思考题1．异步电机转子轴的位置角是否与

5、转子磁场的d轴完全一致？能否用转子轴位置来替代FOC中的θ角？2．如何根据Uaref，Ubref，Ucref来产生三相逆变桥所需要的PWM信号？3．异步电机的FOC控制中转子磁场的位置角计算中哪些参数最易受到温度的影响？七、实验方法1.熟悉运动控制软件开发平台的系统结构图和基本单元。2.连接实验线路，检查无误后给控制电路通电（通电时先加控制电路电源，后加高压电源；断电时也应先断高压电源，后断控制电路电源），运行“MotionStudio”上位机软件，检查通讯是否成功（在软件状态栏中显示）；如不成功请检查串口线和端口设置。3.平台基本

6、参数的设定。其设定顺序为：1)在上位机软件中通过依次选取下列选项：“NewProject”→“Induction”→“Position”→“Acpm750”→“IM_Position_ACPM750”，建立新的运动控制应用。2)FOC控制只需要电流环和速度环，在“Configuration”配置中将44“MotionControlLoops”对话框中的“Position/Usercontrol”选中“no”选项以去除位置环。关于各个对话框功能的说明见点击软件上“Help”按钮打开的帮助文档。1)点击“Motor”按钮打开电机定义对话

7、框，电机定义方法是：在“Database”中选择“User”，在“Motor”项中输入并保存你所用电机的各种参数。各参数说明见点击“Help”后的帮助文档。2)点击“Amplifier”按钮打开对话框，在“Board”项中选择“ACPM750v3.3”，点击“VDCDetection”打开直流母线电压检测对话框，点击“Start”进行直流母线电压检测，并把检测结果保存。点击“TestPhaseconnection”打开一个对话框进行电机相位连接测试，该测试主要是对A相、B相电流采样进行验证。上述几个操作对话框的具体说明见相应的帮助。

8、3)点击“Sensors”打开位置传感器对话框，点击“Testconnections”打开编码器连接测试对话框，在这里你可以通过手动旋转电机轴来检查编码器连接的对错；点击“Detectnumberoflines”打开编码器相位连接测试