基于模型设计的永磁同步电机调速实验平台设计

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1、分类号:TP27310710-2012132023硕士学位论文基于模型设计的永磁同步电机调速实验平台设计鲁庭勇导师姓名职称汪贵平教授申请学位级别学科专业名称硕士控制理论与控制工程论文提交日期论文答辩日期2015年4月25日2015年6月13日学位授予单位长安大学DesignofSpeedControlExperimentPlatformforPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonModelAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuTingyongSupe

2、rvisor：Prof.WangGuipingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要永磁同步电机调速系统以其转矩脉动较小、定位精度高等优越性能，越来越广泛地应用于高性能调速领域。采用高性能的控制策略可使永磁同步电机具备与直流电机相媲美的调速性能，但因其控制策略的复杂性，使得永磁同步电机调速系统的结构相比于其他电机调速系统更为复杂和庞大，增加了调速系统设计和测试的难度。同时，传统的永磁同步电机调速系统中仿真平台和硬件测试平台往往是相互独立的，使得系统的开发效率低，时间成本高。为简化永磁同步电机调速系统的设计和测试流程，实

3、现仿真与硬件测试的有机结合。本文采用基于模型设计的方法，以由简及繁、由局部到整体的思路设计和开发永磁同步电机调速实验平台，验证基于模型设计方法实现永磁同步电机调速的可行性、有效性。本文的主要工作包括：（1）介绍了永磁同步电机的工作原理并给出永磁同步电机数学模型，分析了以坐标变换为核心的矢量控制原理，介绍了SVPWM调制技术及其数字实现方法。（2）以TMS320F2812为控制核心搭建了永磁同步电机调速控制系统，以IRAMS06UP60B为核心搭建了永磁同步电机功率驱动系统，完成了永磁同步电机调速实验平台的硬件系统开发。（3）设计了永磁同步电机控

4、制算法的实现方法，采用基于模型的设计，以由简及繁、从局部到整体的方式构建了永磁同步电机矢量控制的递进式调速系统，逐步完成了控制算法的软件实现。（4）在MATLAB/GUI环境下设计了一个基于永磁同步电机实验平台的GUI界面，主要包括主界面设计、仿真界面设计和硬件在环界面设计。该实验平台利用基于模型的设计方法，建立了离线仿真与硬件测试联系的纽带，省去了传统手工编写C代码的过程。本文构建的基于模型设计的永磁同步电机调速实验平台，验证了利用基于模型的设计方法简化永磁同步电机调速系统开发与测试的可实行性，为交流调速系统的高效开发提供了有效途径。关键词：

5、永磁同步电机，TMS320F2812，基于模型设计，矢量控制ⅠAbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)speedcontrolsystemwithitssmalltorquerippleandhighpositioningaccuracyiswidelyusedinthefieldofhighperformancespeedcontrol.Although,comparedwithDCmotorspeedcontrolsystem,permanentmagnetsynchronousmotorh

6、ashigh-performancecontrolstrategy,becauseofthecomplexityofthecontrolstrategy,thestructureofpermanentmagnetsynchronousmotorspeedcontrolsystemismorecomplexandhuge,increasedthedifficultyofthespeedcontrolsystemdesignandtest.Meanwhile,thesimulationplatformandhardwaretestplatformt

7、endtobeindependentofeachotherinthetraditionalpermanentmagnetsynchronousmotorspeedcontrolsystem,whichmakesthesystemdevelopmentoflowefficiency,highcostoftime.Inordertosimplifydesignandtestingprocessofpermanentmagnetsynchronousmotorspeedcontrolsystem,torealizetheorganiccombinat

8、ionofsimulationandhardwaretesting.Thispaperusesthemethodofbasedmodeldesign,