基于dsp的永磁同步电机系统控制技术研究

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1、基于DSP的永磁同步电机系统控制技术研究孟婷2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于DSP的永磁同步电机系统控制技术研究作者姓名孟婷学院名称自动化学院指导教师王渝教授答辩委员会主席王向周教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchontheDSPbasedPermanentMagnetSynchronousMotorSystemCandidateName：TingMengSchoolorDepartment:Schoo

2、lofAutomationFacultyMentor:Prof.YuWangChair,ThesisCommittee：Prof.XiangzhouWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015摘要永磁同步电机以其体积小，效率高，控制精度高等优点在高精度的工业领域中得到了广泛的应用

3、。本文以表面式永磁同步电机为研究对象，对其闭环控制器的设计以及初始定位和死区等问题进行了研究，设计了以TMS320F2808DSP为控制核心的控制电路和驱动电路，设计并编写了软件算法。本文首先建立了表面式永磁同步电机数学模型，分析其常用的控制策略，计算不同模式下SVPWM理论载波函数，分析了谐波与采样频率和调制度之间的关系。给出了一种PI控制器参数的整定方法。针对实际控制中出现的积分饱和现象，提出了将变结构Anti-Windup控制器应用于永磁同步电机速度闭环控制中，仿真结果表明这种控制方案可以有效的改善

4、速度超调现象，缩减速度的上升时间。此外提出了在动态运行情况下的电流环的解耦控制算法，仿真结果表明解耦算法可以有效的提高系统的控制精度，且能够消除电流动态响应过程中的误差。最后搭建了基于i0矢量控制技术的永磁同步电机速度调节系统，仿真结果表明系统调速性能良d好，最后确定实际系统采用i0的矢量控制技术，闭环调节器选择PI控制器和d变结构Anti-Windup控制器，脉宽调制技术选择SVPWM。本文还讨论了死区及初始定位问题，总结常用的初始定位策略，提出了适用于本系统的初始定位方法并进行了实验验证。针对死区

5、造成的相电压和相电流的畸变问题提出了一些补偿方式并进行了仿真研究。最后给出了系统的主要硬件电路图和软件设计的流程图以及电流的实验波形，实验结果表明系统控制算法设计良好。关键词：永磁同步电机；变结构Anti-Windup控制器；SVPWM；初始定位；死区效应IAbstractPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)withsmallsize,highefficiencyandhighcontrolaccuracyhasbeenwidelyusedinhigh-precisi

6、onindustrialareas.Thispaperfocusesontheclosed-loopcontrollerdesigninSurfacePermanentMagnetSynchronousMotor(SPMSM)system.Theproblemsoninitialpositioninganddead-timeeffectarediscussed.Twocircuitboards,oneistheCPUboardusingTMS320F2808,theotheristhedrivingcir

7、cuitboard,aredesignedandthei0vectorcontrolalgorithmsdarerealized.ThispaperestablishesthemathematicalmodeloftheSPMSMandanalyzestheFieldOrientedControlstrategyandDirectTorqueControlstrategy.EquationsaremadetocalculateSVPWMtheoreticalcarrierfunctionswithdif

8、ferentk.Simulationmodelsarebuilttocalculatetheharmonicfrequenciesatdifferentsampleingfrequenciesandmodulationindexs.AsimpletuningmethodofPIDparametersisproposed.Toimprovethewindupphenomenoncausedbytheinverterandmoto