永磁伺服电机数字驱动器开发

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1、硕士研究生学位论文永磁伺服电机数字驱动器开发学生姓名金暴学号学科、专业机械工程领域研究方向数字化装备开发张从鹏一校外导师金炜北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业大学有关保留和使用学位论文的规

2、定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。口保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。□非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：北方工业大学硕士学位论文

3、永磁伺服电机数字驱动器开发摘要永磁同步电机（因其具备重量轻、体积小、结构简单、易于操作、效率高等优点在工业应用领域一直具有良好的市场开发前景，作为一种新型的同步电机，目前已成为工业用伺服电机的主流选择。本文设计了一款采用数字信号控制器（和智能功率模块（架构，基于空间矢量控制算法（的永磁伺服电机数字驱动器。首先，为采用数字信号控制器（为主处理器的永磁同步电机伺服驱动系统建立了数学模型，对其矢量控制原理及控制技术进行了详细阐述，通过坐标变换原理简化了系统控制方案，确定了以控制策略为主的矢量控制方法，设计了整个伺服系统的闭环

4、控制流程。基于空间矢量控制策略，完成了永磁同步电机伺服驱动器系统硬件设计。采用架构的作为主控芯片，智能功率模块（作为功率电路的核心器件，设计了电源转换电路、光电耦合电路、运算放大电路、存储电路等周围辅助接口电路，完成了数字伺服驱动器硬件开发。基于开发的伺服系统的硬件平台，设计了以主程序和中断程序为主体架构的软件系统。设计了驱动器软件系统的整体流程，对电机转子初始定位、波的产生、调节器的数字化实现等关键问题提出了解决方案。实现了对永磁同步电机速度环和电流环的伺服控制。最后，利用本文设计的永磁伺服电机数字驱动器系统进行了调

5、试实验，包括系统硬件电路调试和空载电机稳定性实验，并对实验结果进行了分析。实验证明，本伺服系统达到预期设计目标，可以满足工业伺服控制应用要求。关键词：交流伺服系统，永磁同步电机，空间矢量算法，北方丁业大学硕士学位论文，北方工业大学硕士学位论文，：，，北方丁业大学硕士学位论文目录雜课题研宄背景国内外发展现状课题来源论文主要研究内容本章小结永磁伺服电机数学模型及矢量控制原理弓丨言的数学模型在静止坐标系中的数学模型坐标变换建立坐标系下的数学模型控制技术控制的基本原理空间矢量控制策略控制策略本章小结永磁伺服电机数字驱动器硬件平

6、台开发硬件系统总体架构电源模块设计电源系统设计原理电源系统电路设计逆变电路模块逆变器简介逆变器设计光电稱合隔呙电路运算放大电路设计主控模块设计处理器简介处理器简介存储模块调试接口数据采集接口北方工业大学硕士学位论文外围辅助电路设计接口设计屏幕显示模块板设计本章小结控制系统软件幵发驱动器软件系统整体流程初始化程序设计电机转子初始定位初始化程序流程核心控制程序核心控制程序流程波产生程序调节器的数字化实现闭环结构软件设计本章小结系统调试实验与结果分析系统硬件电路调试实验分析相电压实验空载电机稳定性实验本章小结结论与展望嫌廳参

7、考文献申请学位期间的研究成果及发表的学术论文北方工业大学硕士学位论文绪论课题研究背景早期的交流伺服系统仅应用于航天航空和军事领域，随着伺服控制技术的日益发展，其应用领域逐渐扩展到民用领域和工业领域。工业应用领域中的大多数高精度数控机床（包括广义定义上的数控机械），例如纺织制造机械、包装机械、印刷机械、半导体设备以及各种专用设备等均用到了交流伺服系统，乃至在近代发展迅速的机器人技术中也能看到伺服控制系统的身影。伺服系统从最初的液压传动、电动传动模式经过逐步完善，发展到目前的电气传动模式，目前在工业领域用到的电气伺服系统主

8、要由伺服电动机、控制器和反馈装置组成。电动机作为交流伺服驱动器的主要执行部件，在世纪年代期间主要是以直流驱动的形式出现的，进入年代以后，随着交流伺服电动机的的出现及快速发展，其性价比也日益提高，逐步成为伺服系统主导执行部件的主流选择。在年代中期，开环伺服系统一度被广泛使用，其采用的功率步进电动机直接驱动方式在经济型数控领域获得广泛