隨著無刷直流電機(Brushless DC Motor)應(yīng)用范圍越來越廣,人們對無刷電機的工作性能要求越來越高。傳統(tǒng)的總線型無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)通�；赗S485總線通信,采用霍爾位置傳感器,通過方波電壓驅(qū)動電機。這種控制方式簡單,成本低,但方波驅(qū)動要求無刷直流電機的反電動勢為理想梯形波。然而,在實際制造中,無刷直流電機的反電動勢很難達到理想梯形波,并且為削減齒槽轉(zhuǎn)矩而采用斜槽、斜極等方法使得反電動勢波形接近正弦波,這使得方波驅(qū)動的電機在工作過程存在轉(zhuǎn)矩脈動和換相噪聲等問題。同時,RS485總線本身具有總線利用率低、實時性較差等缺點,特別是當工業(yè)應(yīng)用中的控制單元數(shù)量較多時,其通信實時性更加得不到保障。無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)采用EtherCAT總線通信,可以大幅提高其實時性和可靠性,這類驅(qū)動系統(tǒng)在電機控制中表現(xiàn)出優(yōu)良的性能,如低噪音、轉(zhuǎn)矩脈動小,定位準確,低速穩(wěn)定等。因此,設(shè)計出一套帶有EtherCAT總線通信接口且運行可靠的無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的意義。針對總線型無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計,本文開展了以下研究工作:首先,對EtherCAT總線型無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)進行整體方案設(shè)計,...

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 無刷直流電機及控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 EtherCAT伺服從站系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題的研究背景及意義
    1.4 本文的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第二章 驅(qū)動系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 EtherCAT無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)從站方案
    2.3 EtherCAT從站控制器
    2.4 EtherCAT從站微處理器
    2.5 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 無刷直流電機數(shù)學(xué)模型及矢量控制技術(shù)
    3.1 引言
    3.2 電機模型
        3.2.1 坐標變換
        3.2.2 d-q坐標系下的電機數(shù)學(xué)模型
    3.3 磁場定向控制
    3.4 空間電壓矢量調(diào)制(SVPWM)
        3.4.1 SVPWM基本原理
        3.4.2 合成參考電壓空間矢量
        3.4.3 7段式SVPWM
        3.4.4 SVPWM扇區(qū)號確定
    3.5 本章小結(jié)
第四章 驅(qū)動系統(tǒng)硬件設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 驅(qū)動系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)
    4.3 逆變橋與驅(qū)動電路設(shè)計
        4.3.1 功率開關(guān)元件的選擇方案
        4.3.2 逆變橋電路
        4.3.3 驅(qū)動芯片IR2103S
        4.3.4 驅(qū)動電路
    4.4 相電流與位置檢測電路
        4.4.1 電阻采樣法
        4.4.2 同相比例偏置放大電路
        4.4.3 位置檢測電路
    4.5 EtherCAT通信接口電路
        4.5.1 PDI接口電路
        4.5.2 物理通信端口電路設(shè)計
        4.5.3 從站信息接口電路設(shè)計
    4.6 其他相關(guān)電路
        4.6.1 程序下載接口電路
        4.6.2 USB轉(zhuǎn)RS232通信接口電路設(shè)計
        4.6.3 電源電路設(shè)計
    4.7 驅(qū)動器PCB圖
    4.8 本章小結(jié)
第五章 驅(qū)動系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)
    5.1 引言
    5.2 EtherCAT協(xié)議通信軟件設(shè)計
        5.2.1 PDI通信接口軟件設(shè)計
        5.2.2 從站應(yīng)用層軟件
        5.2.3 XML文件結(jié)構(gòu)與下載
        5.2.4 從站應(yīng)用層軟件與XML文件的實現(xiàn)
    5.3 電機伺服驅(qū)動軟件設(shè)計
        5.3.1 FOC2.0函數(shù)庫的配置
        5.3.2 電機伺服驅(qū)動軟件的實現(xiàn)
        5.3.3 速度控制和位置控制實現(xiàn)
        5.3.4 基于EtherCAT通信的伺服驅(qū)動軟件實現(xiàn)
        5.3.5 在線調(diào)試軟件設(shè)計
    5.4 本章小結(jié)
第六章 實驗
    6.1 引言
    6.2 驅(qū)動系統(tǒng)通信性能測試
        6.2.1 通信周期可靠性測試
        6.2.2 多從站通信可靠性測試
            6.2.2.1 單臺從站測試結(jié)果
            6.2.2.2 兩臺驅(qū)動器從站測試結(jié)果
            6.2.2.3 兩臺驅(qū)動器+倍福模塊從站測試結(jié)果
    6.3 驅(qū)動系統(tǒng)控制性能測試
        6.3.1 空載下的控制性能測試
            6.3.1.1 速度環(huán)和電流環(huán)PID控制器參數(shù)選擇
            6.3.1.2 不同功率電機速度控制
            6.3.1.3 電流波形檢測
            6.3.1.4 位置環(huán)P控制器參數(shù)選擇
            6.3.1.5 位置定位精度測試
        6.3.2 帶載下的控制性能測試
            6.3.2.1 速度測試
            6.3.2.2 電流波形檢測
            6.3.2.3 位置定位精度測試
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    1. 總結(jié)
    2. 工作展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3736700