本文關(guān)鍵詞：基于XMC4500的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 交流伺服系統(tǒng) XMC4500 SVPWM DSD 雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器

【摘要】：交流伺服控制技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化中的關(guān)鍵核心技術(shù)。伴隨著電機(jī)制造工藝的大幅提升、現(xiàn)代控制理論的日趨完善、高速微控制器的更新?lián)Q代、功率半導(dǎo)體器件的模塊化與智能化,工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)τ诟呔冉涣魉欧到y(tǒng)的性能提出了更高的要求。本課題以單軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)為應(yīng)用背景,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于英飛凌32位單片機(jī)XMC4500的永磁同步電機(jī)矢量控制伺服系統(tǒng)。首先,借助于坐標(biāo)變換,建立了永磁同步電機(jī)在A-B-C、d-q、α-β三種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)描述。將d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系按轉(zhuǎn)子磁鏈定向,得到等效的直流電機(jī)模型,針對(duì)內(nèi)置式PMSM采取?0di的矢量控制策略。隨后,闡述了電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理,對(duì)SVPWM實(shí)現(xiàn)的具體步驟給出了詳細(xì)的推導(dǎo)和論述,并利用MATLAB搭建了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的Simulink模型,通過(guò)仿真以驗(yàn)證矢量控制的正確性和SVPWM方法的合理性。其次,在系統(tǒng)建模和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,完成了永磁同步電機(jī)矢量控制伺服系統(tǒng)的軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),遵循模塊化、自頂向下的設(shè)計(jì)原則,將整體電路細(xì)分為若干個(gè)電路模塊,包括整流、濾波、泄放、隔離、驅(qū)動(dòng)、逆變等核心功率電路,以及電流/電壓檢測(cè)、故障監(jiān)測(cè)及保護(hù)、旋變位置解調(diào)等外圍功能電路,設(shè)計(jì)了以英飛凌IGBT模塊FS20R06VE3為核心的驅(qū)動(dòng)板和以英飛凌32位微控制器XMC4500為核心的控制板。在位置檢測(cè)環(huán)節(jié),利用XMC4500內(nèi)部集成的DSD(Delta-Sigma Demodulator)模塊取代了成本高昂的專用旋變解碼芯片,實(shí)現(xiàn)了雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器位置值的解算、粗精通道數(shù)據(jù)組合和糾錯(cuò)判斷。然后,軟件設(shè)計(jì)方面,在英飛凌Dave3開(kāi)發(fā)環(huán)境下,設(shè)計(jì)完成了主程序、中斷程序與功能子程序的流程圖,利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的程序編寫和調(diào)試。最后,對(duì)搭建的軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在單軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)、電流閉環(huán)及速度閉環(huán)等一系列實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果分析比對(duì),驗(yàn)證了本系統(tǒng)電流與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的預(yù)期設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：交流伺服系統(tǒng) XMC4500 SVPWM DSD 雙通道旋轉(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】：2015
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景及目的10-11
• 1.2 交流伺服技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 永磁同步電機(jī)12-13
• 1.2.2 功率半導(dǎo)體器件13-14
• 1.2.3 微控制器14-15
• 1.2.4 位置檢測(cè)15-16
• 1.2.5 矢量控制16-19
• 1.2.6 SVPWM原理19-20
• 1.3 本文章節(jié)安排20-21
• 第2章PMSM數(shù)學(xué)模型及SVPWM技術(shù)21-45
• 2.1 引言21
• 2.2 坐標(biāo)變換21-23
• 2.3 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.3.1 三相靜止坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型23
• 2.3.2 兩相靜止坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.3.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.4 雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)26-27
• 2.5 SVPWM原理27-35
• 2.5.1 磁鏈與電壓空間矢量27-28
• 2.5.2 基本電壓矢量的空間分布28-30
• 2.5.3 期望電壓矢量的合成與作用時(shí)間的計(jì)算30-32
• 2.5.4 期望電壓矢量所在扇區(qū)的判斷32
• 2.5.5 非零基本矢量與零矢量的作用順序32-33
• 2.5.6 SVPWM生成33-35
• 2.6 死區(qū)時(shí)間的加入35-36
• 2.7 矢量控制系統(tǒng)仿真36-44
• 2.7.1 各子模塊模型36-39
• 2.7.2 啟動(dòng)特性39-41
• 2.7.3 突加負(fù)載41-43
• 2.7.4 仿真結(jié)果分析43-44
• 2.8 本章小結(jié)44-45
• 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)45-60
• 3.1 引言45
• 3.2 硬件總體設(shè)計(jì)方案45-46
• 3.3 功率板硬件設(shè)計(jì)46-56
• 3.3.1 整流濾波電路46-47
• 3.3.2 泄放電路47-48
• 3.3.3 隔離電路48-49
• 3.3.4 驅(qū)動(dòng)電路49-50
• 3.3.5 逆變電路50-51
• 3.3.6 電流檢測(cè)51-52
• 3.3.7 電壓檢測(cè)52-53
• 3.3.8 旋變位置解調(diào)53-54
• 3.3.9 故障監(jiān)測(cè)及保護(hù)54-56
• 3.4 控制板電路設(shè)計(jì)56-59
• 3.4.1 電源管理56-57
• 3.4.2 微控制器57-59
• 3.5 本章小結(jié)59-60
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)60-69
• 4.1 引言60
• 4.2 主程序設(shè)計(jì)60-61
• 4.3 中斷程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.4 功能子程序設(shè)計(jì)62-68
• 4.4.1 旋變位置解算63-64
• 4.4.2 雙通道旋變數(shù)據(jù)融合64-66
• 4.4.3 ADC002 模塊66-67
• 4.4.4 PWMSVM模塊67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析69-74
• 5.1 引言69
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)69
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析69-73
• 5.3.1 旋變初始相位校正69-70
• 5.3.2 電流閉環(huán)實(shí)驗(yàn)70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果80-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1107446