精品永磁同步电机控制系统设计与开发硬件部分设计.docx

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精品永磁同步电机控制系统设计与开发硬件部分设计

永磁同步电机控制系统设计与开发（硬件部分设计）

摘要随着微型计算机和电力电子技术的飞速发展，各种高精度控制技术得到了长足的进步。

永磁同步电机作为一种新型的电机，以其优良的性能，被广泛运用于各种伺服控制系统中.本文设计了一款永磁同步电机控制器，可满足2kW的永磁同步电机驱动，并且具有速度环。

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摘要〈br/〉

随着微型计算机和电力电子技术的飞速发展，各种高精度控制技术得到了长足的进步。

永磁同步电机作为一种新型的电机,以其优良的性能，被广泛运用于各种伺服控制系统中。

本文设计了一款永磁同步电机控制器，可满足2kW的永磁同步电机驱动，并且具有速度环、位置环、电流环三环调节控制能力，可以运用于各种大功率家电产品和小功率工业产品中.〈br/〉

永磁同步电机控制器设计是基于控制矢量控制原理，使用交-直—交的电路拓扑结构.整个控制系统硬件实物分为控制板和驱动板两个部分，控制板以美国微芯公司的dsPIC33FJ64MC706微控制器为核心，负责整个电机控制系统的信息采集、数据处理、指令控制和人机交互等功能；驱动板以三菱公司的PS智能功率驱动模块为核心，完成单项交流220V电源到电机需要的三相电源的逆变功能。

设计中采用AltiumDesigner作为工具软件，完成了从原理图绘制到PCB绘制。

在电路设计时，综合考虑了电磁兼容和电磁干扰，采用控制板和驱动板分离设计,并且在控制板和驱动板之间的信号传输采用高速光耦隔离，真正实现了控制与电机驱动的电气隔离.考虑到各种器件的发热情况，系统采用散热片等措施，保障系统工作的稳定性。

〈br/>

关键词：

永磁同步电机控制系统，数字信号控制器（DSC）,空间矢量控制，有源滤波器，交流伺服系统

ABSTRACT〈br/>

Withtherapiddevelopmentofmicro-computersandpowerelectrontechnology,varioushighdegreeofaccuracycontroltechnologyhasmadegreatprogress.Permanentmagnetsynchronousmotor，asanewkindofmotoriswidelyusedinavarietyofservocontrolsystemsbecauseofits

excellentability。

Thispaperdesignsapermanentmagnetsynchronousmotorcontrollertomeetthe2kWofpermanentmagnetsynchronousmotordrive,andtherearespeedloop，positionloop,currentloop，theregulationcontrolabilityofthosethreeloopscanbeusedindifferentkindsofhigh—powerappliancesandlow-powerindustrialproducts。

〈br/>

 ； Permanentmagnetsynchronousmotorcontroller&rsquo；sdesignisbasedonthecontrolofvectorcontroltheory，usingtheAC—DC-ACcircuittopologystructure。

Thewholecontrolsystemhardwareisdividedintotwoparts,whicharecontrolpanelanddriverboard。

ControlpaneltakestheU。

S。

Microchipcompany’sdsPIC33FJ64MC706microcontrollerasitscore,isresponsiblefortheentiremotorcontrolsystem’sfunctions，suchasinformationcollection，dataprocessing,commandcontrolandhuman—computerinteraction,andsoon；driverboardtakestheMitsubishiPSintelligentpowermoduleasitscore，performsthethree-phasepowerinverterfunction，whensingleexchange220VACpowerchangestomotor。

〈br/>

论文以面装转子稀土永磁同步电机作为控制对象，采用低精度360线正交编码器作为位置传感器，在满足系统控制指标需求的同时降低了产品方案的成本。

本文详细阐述了设计的以高性能DSC作为主控芯片的控制电路和以智能功率模块PS作为主功率器件的逆变电路.本次设计的系统中,还充分考虑了各种功能模块的电磁兼容和电磁干扰特性，通过引入合理的滤波电路、隔离电路等功能电路,使硬件电路系统达到了较高的可靠性和稳定性。

〈br/>

在本次设计中,通过对永磁同步电机和相关电力电子器件的研究和了解，深刻了解了永磁同步电机控制系统的研究现状和应用前景。

并且在实际工程背景的指引下，系统的学习了实际工程开发的流程，和相关注意事项。

在实际的制造过程中，把以前学习的理论知识进行了复习，并且把理论联系了实践,更加深了对理论知识的理解。

3.3。

2永磁同步电机控制系统的组成＆nbsp；＆nbsp； 23〈br/〉

3。

4控制板电路 ；  23

3.4.1微控制器介绍＆nbsp；＆nbsp; 23〈br/>

3。

4.2为控制器外围电路 ；＆nbsp; 25〈br/>

3.4.3电流反馈信号调理电路 ；＆nbsp; ；26〈br/〉

3。

4.4UART通信电路 ＆nbsp；＆nbsp;27

3.4.5光码盘及霍尔信号接口电路＆nbsp； ； ；28〈br/>

3。

4。

6控制板与驱动板接口电路 ；  ；29

3。

5驱动板电路 ；＆nbsp； ；29〈br/〉

3.5.1功率驱动芯片介绍＆nbsp；＆nbsp；＆nbsp;29

3.5。

2功率驱动电路 ；＆nbsp;＆nbsp；30

3。

5.3光耦隔离电路＆nbsp;＆nbsp；＆nbsp；31

3.5。

4交流电源处理电路＆nbsp; ； ；32〈br/>

3。

5。

5交流电源监测电路 ；＆nbsp； 32〈br/>

3.5.6 ；电源泄放电路＆nbsp；＆nbsp; ；33〈br/〉

第三章＆nbsp；软件设计介绍＆nbsp; ＆nbsp;34

4.1系统软件设计开发平台＆nbsp；＆nbsp;＆nbsp;34〈br/〉

4.2系统主程序软件＆nbsp;＆nbsp; ；34

4.3 PWM中断子程序  ＆nbsp；35

第五章测试数据及其分析 ； ＆nbsp；37

5。

1单元电路测试 ；  ；37〈br/〉

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 ；〈/p〉

其内容包括刚结排架、柱、屋架、托架、吊车梁、制动桁架、辅助桁架、抗风柱、抗风桁架、柱间支撑以及节点连接等计算。

并附有柱、吊车梁及屋盖平面布置图以及柱子安装节点图、吊车梁施工图和屋架图。

厂房的设计参数如下：

厂房跨度37m

柱子间距排架柱的间距为12m（每6m设有墙架柱），山墙抗风柱间距为

6m

屋架间距6m（设有跨度为12m的托架）

屋面结构采用1.5m×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（无檩体系）

上层吊车设有两台Q＝200t/30t重级工作制吊车

上层吊车轨高27。

54m

下层吊车设有两台50t/20t轻级工作制吊车

下层吊车轨高18。

54m

基本风压30kg/㎡

基本雪压50kg/㎡

使用钢材除吊车梁采用Q345钢（16Mn）外,其它构件均为Q235

墙面材料采用1.2m×6m×0.16m厚的钢筋混凝土空心墙板

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文件组成及目录

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’TimesNewRoman’；mso—hansi-font-family:

'TimesNewRoman’"〉正文（共〈/SPAN>88〈/SPAN〉〈SPANstyle=”FONT-FAMILY：

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’TimesNewRoman';mso-hansi—font—family：

’TimesNewRoman'">页）、CAD

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'TimesNewRoman’”〉图纸（共〈/SPAN〉14〈/SPAN>〈SPANstyle=”FONT-FAMILY：

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’TimesNewRoman’"〉张〈/SPAN〉A3〈/SPAN〉

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'TimesNewRoman’”>图纸）

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宋体；mso-ascii—font-family:

'TimesNewRoman’；mso—hansi-font—family:

’TimesNew

Roman'”〉目录及介绍〈/p>

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0cm0cm0pt”〉〈SPANlang=EN—US〉1

宋体;mso-ascii-font-family：

'TimesNewRoman';mso—hansi-font-family：

'TimesNewRoman’">刚结排架计算〈/SPAN〉〈/p〉

0cm0cm0pt"〉2〈/SPAN〉

宋体;mso-ascii-font-family：

'TimesNewRoman’；mso-hansi—font—family：

’TimesNewRoman'">钢柱计算〈/SPAN>

〈pclass=MsoNormalstyle=”MARGIN:

0cm0cm0pt">〈SPANlang=EN—US>3〈/SPAN〉

宋体;mso—ascii—font—family:

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’TimesNewRoman'”>下层吊车梁系统计算

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st=”on”TCSC="0"NumberType="1"Negative=”False”HasSpace=”False"SourceValue="36”UnitName=”m">〈SPANlang=EN—US〉36m〈/st1：

chmetcnv>〈SPANstyle=”FONT—FAMILY：

宋体;mso-ascii-font—family：

'TimesNewRoman'；mso-hansi—font—family：

’TimesNewRoman'”>屋架计算

〈pclass=MsoNormalstyle="MARGIN：

0cm0cm0pt”〉〈st1：

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st="on"TCSC="0"NumberType="1"Negative="False”HasSpace="False”SourceValue=”5。

12"UnitName="m”〉5。

12m〈/SPAN〉

chmetcnv>〈SPANstyle=”FONT-FAMILY:

宋体；mso—ascii—font—family:

'TimesNewRoman';mso-hansi—font—family：

’TimesNewRoman’”〉托架计算

0cm0cm0pt”〉6〈/SPAN〉〈SPANstyle=”FONT—FAMILY:

宋体;mso—ascii—font—family:

’TimesNewRoman';mso-hansi-font—family:

’TimesNewRoman’">墙架结构计算〈/SPAN〉

0cm0cm0pt"〉〈SPANlang=EN—US>7

宋体；mso—ascii-font—family：

’TimesNewRoman'；mso—hansi—font—family：

'TimesNewRoman’”>柱间支撑计算

〈pclass=MsoNormalstyle="MARGIN：

0cm0cm0pt”>8〈SPANstyle=”FONT—FAMILY:

宋体；mso-ascii—font—family:

'TimesNewRoman'；mso-hansi—font-family:

’TimesNewRoman’”>基础计算〈/SPAN〉

0cm0cm0pt”>〈SPANstyle=”FONT—FAMILY:

宋体；

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’TimesNewRoman’；mso-hansi—font—family:

’TimesNewRoman’”>根据上述对柱子的强度和稳定性的计算结果〈/SPAN>

0cm0cm0pt”〉

宋体;mso-ascii-font—family：

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’TimesNewRoman'"〉附表1

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'TimesNewRoman’；mso—hansi—font-family:

’TimesNewRoman’"〉－

'TimesNewRoman’”>附表

宋体；mso—ascii-font-family：

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’TimesNewRoman’">－

0cm0cm0pt”>

宋体;mso—ascii—font—family:

'TimesNewRoman’;mso-hansi—font-family:

’TimesNewRoman'">杆件截面选择表

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p>〈/SPAN>〈pclass=’Lyu258’〉〈/p〉

0cm0cm0pt">CAD

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'TimesNewRoman’”〉图纸（共〈/SPAN〉14

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’TimesNewRoman'">张〈SPANlang=EN—US〉A3

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’TimesNewRoman'"〉）

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0cm0cm0pt">〈SPANstyle="FONT-FAMILY：

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’TimesNewRoman’”〉安装施工说明书

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0cm0cm0pt"〉〈SPANstyle=”FONT-FAMILY:

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'TimesNewRoman'”>剖面

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宋体;mso-ascii—font—family：

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’TimesNewRoman’"〉吊车梁

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0cm0cm0pt”>〈SPANstyle="FONT-FAMILY：

宋体;

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’TimesNewRoman'”>基础布置图〈fontcolor='＃9a9a9a’〉

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