本文關(guān)鍵詞：基于XMC4500永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：交流伺服系統(tǒng)研發(fā)與廣泛應(yīng)用,是促進(jìn)我國國防工業(yè),空間技術(shù)、制造業(yè)發(fā)展,縮小與世界先進(jìn)國家差距的重要環(huán)節(jié),同時(shí)也對(duì)降低能源損耗、改善生態(tài)環(huán)境有著重大的意義。在交流伺服系統(tǒng)中,永磁同步電機(jī)具備十分優(yōu)良的低速性能、調(diào)速范圍寬廣、動(dòng)態(tài)特性優(yōu)良和效率高,已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選。本論文以驅(qū)動(dòng)單軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)為應(yīng)用背景,完成了基于英飛凌單片機(jī)的永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先在永磁同步電機(jī)原理模型的基礎(chǔ)上,基于矢量控制理論,通過坐標(biāo)變換將永磁同步電機(jī)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化。針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)嵌的表貼式電機(jī)采取id=0的控制策略,得到類似于他勵(lì)直流電機(jī)的控制模型。隨后分析了空間矢量脈寬調(diào)制的原理和具體實(shí)現(xiàn)步驟,搭建了Simulink下電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型,通過仿真實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)矢量控制,設(shè)計(jì)PI參數(shù)改善交軸、直軸電流在電機(jī)啟動(dòng)、突加負(fù)載情況下動(dòng)態(tài)特性。其次,完成了交流伺服系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。硬件平臺(tái)由控制板和功率板組成,控制板以英飛凌32位工業(yè)級(jí)單片機(jī)XMC4500最小系統(tǒng)為核心,支持粗精雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁和位置解調(diào)、支持與上位機(jī)之間串行通訊。功率板實(shí)現(xiàn)功率變換和測(cè)量保護(hù)功能。功率變換以英飛凌的IGBT模塊FB20R06W1E3和驅(qū)動(dòng)芯片6ED003L06為核心,實(shí)現(xiàn)單相交流電的整流和逆變。此外,功率板支持母線電壓電流和相電流的測(cè)量。為避免伺服系統(tǒng)因過壓過流損壞,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分別在硬件和軟件層面設(shè)計(jì)有多層保護(hù)措施,系統(tǒng)安全性高。再次,基于KEIL515完成了交流伺服系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。程序由主程序、中斷程序和功能子程序構(gòu)成。另外,本文詳細(xì)分析了XMC4500在電機(jī)控制領(lǐng)域常用外設(shè)的使用方法,尤其是數(shù)字解調(diào)單元DSD模塊的配置和片上AD同時(shí)采樣的配置,給使用英飛凌芯片的開發(fā)工作者提供參考。最后,在仿真的基礎(chǔ)上,對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。分別就角位置、相電流、線電壓等一系列參數(shù)在電機(jī)開環(huán)、閉環(huán)的條件下進(jìn)行了驗(yàn)證和測(cè)量。將閉環(huán)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與矢量控制的仿真結(jié)果分析比對(duì),進(jìn)一步完善了該交流伺服系統(tǒng)功能和性能。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 矢量控制 空間矢量脈寬調(diào)制 旋轉(zhuǎn)變壓器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 交流伺服技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-16
• 1.2.1 電機(jī)制造技術(shù)12-13
• 1.2.2 功率半導(dǎo)體器件13
• 1.2.3 數(shù)字控制器的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 矢量控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.5 位置檢測(cè)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文章節(jié)安排16-17
• 第2章 PMSM數(shù)學(xué)模型及SVPWM技術(shù)17-31
• 2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立17-20
• 2.1.1 永磁同步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系中數(shù)學(xué)模型17
• 2.1.2 永磁同步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的模型17-19
• 2.1.3 永磁同步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的模型19-20
• 2.2 永磁同步電機(jī)控制策略20-22
• 2.3 電壓空間矢量脈寬調(diào)制( SVPWM )控制技術(shù)22-30
• 2.3.1 合成電壓空間矢量22-23
• 2.3.2 基本電壓矢量的空間分布23-24
• 2.3.3 期望電壓矢量所在扇區(qū)的判斷24-26
• 2.3.4 電壓矢量的合成與作用時(shí)間的計(jì)算26-27
• 2.3.5 非零基本矢量與零矢量的作用順序27-29
• 2.3.6 SVPWM的生成29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31-46
• 3.1 引言31
• 3.2 硬件總體設(shè)計(jì)方案31-32
• 3.3 控制板硬件設(shè)計(jì)32-36
• 3.3.1 電源與功率接口32-33
• 3.3.2 XMC4500最小系統(tǒng)33
• 3.3.3 復(fù)位/啟動(dòng)與調(diào)試33-34
• 3.3.4 旋轉(zhuǎn)變壓器接口34-36
• 3.3.5 通訊接口36
• 3.4 功率板設(shè)計(jì)36-45
• 3.4.1 整流濾波電路36-37
• 3.4.2 逆變與驅(qū)動(dòng)電路37-41
• 3.4.3 電流檢測(cè)電路41-42
• 3.4.4 隔離電路42
• 3.4.5 保護(hù)電路42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 交流伺服系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 主程序設(shè)計(jì)46-50
• 4.2.1 DSD初始化和角位置解調(diào)46-48
• 4.2.2 CCU8初始化和SVPWM產(chǎn)生48-49
• 4.2.3 ADC初始化與電流采樣49-50
• 4.3 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)50-53
• 4.3.1 母線過流處理51-52
• 4.3.2 母線過壓處理52-53
• 4.3.3 SVPWM生成子程序53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析55-69
• 5.1 引言55
• 5.2 仿真結(jié)果分析55-60
• 5.2.1 坐標(biāo)變換模型55
• 5.2.2 空間矢量脈寬調(diào)制生成模型55-58
• 5.2.3 矢量控制雙閉環(huán)系統(tǒng)模型58-59
• 5.2.4 系統(tǒng)特性分析59-60
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-68
• 5.3.1 旋轉(zhuǎn)變壓器與角度位置解調(diào)61-64
• 5.3.2 電機(jī)上電測(cè)試64-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 致謝76

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;國外永磁交流伺服系統(tǒng)概況[J];伺服控制;2005年05期

2 董琦;王磊;;交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用中的干擾及其抑制[J];一重技術(shù);2007年04期

3 王健;;現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展綜述[J];伺服控制;2007年01期

4 ;埃斯頓交流伺服系統(tǒng)產(chǎn)品簡(jiǎn)介[J];伺服控制;2008年07期

5 李慶堅(jiān);;交流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理[J];科技信息;2010年07期

6 錢祥忠;張雙宏;;全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)及其應(yīng)用[J];電氣應(yīng)用;2013年04期

7 何開源;數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的研制[J];東方電氣評(píng)論;1994年02期

8 袁宏，，郭淑芳，汪海英，沙茂偉;交流伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1995年02期

9 ;《交流伺服系統(tǒng)》簡(jiǎn)介[J];電氣傳動(dòng);1995年02期

10 洪水泉;數(shù)字化軟件交流伺服系統(tǒng)的選用[J];航空工藝技術(shù);1996年06期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳寶;;交流伺服系統(tǒng)的組成與發(fā)展[A];第十二屆中國小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

2 范毅;;高線分鋼器交流伺服系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)[A];中國計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2009年年會(huì)論文集[C];2009年

3 何文中;曾玉金;;基于雙模模糊神經(jīng)控制的交流伺服系統(tǒng)[A];首屆全國有色金屬自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

4 劉永飄;徐艷平;;TMS320F2812 DSP在永磁交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];第八屆全國電技術(shù)節(jié)能學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

5 劉青松;岳晉萍;;基于思維進(jìn)化算法優(yōu)化和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的交流伺服系統(tǒng)[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)D卷[C];2011年

6 楊霞;梁中華;任敏;李強(qiáng);;專家控制多模糊規(guī)則集的復(fù)合控制交流伺服系統(tǒng)[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（上冊(cè)）[C];2002年

7 裘君;趙光宙;劉棟良;王家軍;;交流伺服系統(tǒng)逆變器死區(qū)效應(yīng)分析及其補(bǔ)償策略[A];第12屆全國電氣自動(dòng)化與電控系統(tǒng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

8 陸劉兵;吳曉蓓;陳慶偉;胡維禮;周元兵;;一種神經(jīng)元控制器在特定交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];1995年中國控制會(huì)議論文集（下）[C];1995年

9 楊明;于泳;王宏;徐殿國;;永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)[A];第12屆全國電氣自動(dòng)化與電控系統(tǒng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

10 陳渝光;萬沛霖;張志遠(yuǎn);陳旭川;;雙模結(jié)構(gòu)模糊控制器在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];2005川渝地區(qū)自動(dòng)化與電控技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田印福;對(duì)無料鐘高爐布料控制應(yīng)用交流伺服系統(tǒng)的探討[N];中國冶金報(bào);2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張敏;TMT三鏡交流伺服系統(tǒng)的低速研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

2 吳欽木;交流伺服系統(tǒng)可重構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

3 鄭偉峰;交流伺服系統(tǒng)無時(shí)滯反饋高響應(yīng)驅(qū)動(dòng)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 嚴(yán)帥;永磁交流伺服系統(tǒng)及其先進(jìn)控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 駱再飛;滑模變結(jié)構(gòu)理論及其在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2003年

6 曾玉金;高性能交流伺服系統(tǒng)及其復(fù)合控制策略研究[D];浙江大學(xué);2005年

7 王少威;永磁交流伺服系統(tǒng)速度檢測(cè)與控制研究[D];華中科技大學(xué);2012年

8 覃海濤;交流伺服系統(tǒng)自調(diào)整技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

9 王宏佳;微小型高性能永磁交流伺服系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

10 許振偉;永磁交流伺服系統(tǒng)及其控制策略研究[D];浙江大學(xué);2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王曉強(qiáng);基于干擾估計(jì)的交流伺服系統(tǒng)離散時(shí)間滑�？刂蒲芯縖D];東北大學(xué);2008年

2 陳健;基于DSP的交流伺服系統(tǒng)及其算法研究[D];南京理工大學(xué);2015年

3 華強(qiáng);基于EtherCAT總線的交流伺服控制系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 顏凱歌;伺服式多工位轉(zhuǎn)臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];東南大學(xué);2015年

5 李娜;帶柔性連接負(fù)載的交流伺服系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

6 欒富剛;大功率交流伺服系統(tǒng)的研究[D];冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院;2014年

7 嚴(yán)義科;并行控制在某大口徑火箭武器中的應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2016年

8 閔浩;基于多模態(tài)控制的交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2016年

9 柳光耀;基于XMC4500永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 高克志;交流伺服系統(tǒng)仿真環(huán)境的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：基于XMC4500永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：485412