精品永磁同步电机控制系统设计与开发硬件部分设计.docx

1、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。.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

2、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

3、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 ABSTRACTbr/Withtherapiddevelopmentofmicro-computersandpowerelectrontechnology,varioushighdegreeofaccuracycontroltechnologyhasmadegreatprogress.Permanentmagnetsynchronousmo

4、tor，asanewkindofmotoriswidelyusedinavarietyofservocontrolsystemsbecauseofitsexcellentability。Thispaperdesignsapermanentmagnetsynchronousmotorcontrollertomeetthe2kWofpermanentmagnetsynchronousmotordrive,andtherearespeedloop，positionloop,currentloop，theregulationcontrolabilityofthosethreeloopscanbeuse

5、dindifferentkindsofhighpowerappliancesandlow-powerindustrialproducts。br/ ； Permanentmagnetsynchronousmotorcontroller&rsquo；sdesignisbasedonthecontrolofvectorcontroltheory，usingtheACDC-ACcircuittopologystructure。Thewholecontrolsystemhardwareisdividedintotwoparts,whicharecontrolpanelanddriver

6、board。ControlpaneltakestheU。S。MicrochipcompanysdsPIC33FJ64MC706microcontrollerasitscore,isresponsiblefortheentiremotorcontrolsystem’sfunctions，suchasinformationcollection，dataprocessing,commandcontrolandhumancomputerinteraction,andsoon；driverboardtakestheMitsubishiPSintelligentpowermoduleasits

7、core，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

8、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； 23br/3。4控制板电路 ；  233.4.1微控制器介绍nbsp；nbsp; 23br/3。4.2为控制器外围电路 ；nbsp; 25br/3.4.3电流反馈信号调理电路 ；nbs

9、p; ；26br/3。4.4UART通信电路 nbsp；nbsp;273.4.5光码盘及霍尔信号接口电路nbsp； ； ；28br/3。4。6控制板与驱动板接口电路 ；  ；293。5驱动板电路 ；nbsp； ；29br/3.5.1功率驱动芯片介绍nbsp；nbsp；nbsp;29br/3.5。2功率驱动电路 ；nbsp;nbsp；303。5.3光耦隔离电路nbsp;nbsp；nbsp；313。5。5交流电源监测电路 ；nbsp； 32br/3.5.6 ；电源泄放电路nbsp；nbsp

10、; ；33br/第三章nbsp；软件设计介绍nbsp; nbsp;344.1系统软件设计开发平台nbsp；nbsp;nbsp;34br/4.2系统主程序软件nbsp;nbsp; ；34br/4.3 PWM中断子程序  nbsp；35第五章测试数据及其分析 ； nbsp；375。1单元电路测试 ；  ；37br/7.舒志兵等。交流伺服运动控制系统.北京:清华大学出版社，20068.叶金虎。现代无刷直流永磁同步电机.北京：科学出版社,2007br/9邱阿瑞.电机与电力拖动.北京：电子工业出版社，20

11、04br/10。詹阳.基于TMS320LF2407A的交流伺服电机控制系统：硕士学位论文.北京：清华大学,2004。6br/11。王晓明王玲。电动机的DSP控制mdash；TI公司DSP应用。北京：北京航空航天大学出版社，200412。张俊洪，赵镜红.空间矢量逆变器死区分析及补偿J。微特电机.2005br/13.吴茂刚,赵荣祥，汤新舟。空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿方法J.浙江大学学报，200614。谢宝昌，任永德。电机的DSP控制技术及其应用.北京:北京航空航天大学出版社，2005br/15。dsPIC33FFamilyDataSheet，High-Performance，16bit

12、DigitalSignalControllers，MicrochipTechnologyInc，2006.br/19。郭庆鼎等.现代永磁电动机交流伺服系统.北京：中国电力出版社，200620.刘贤兴,胡育文.永磁同步电机的神经网络逆动态解耦控制.中国电机工程学报.2007br/21.胡寿松。自动控制原理（第5版)。北京:科学出版社，2007br/22。KatsuhikoOgata。现代控制工程.北京:电子工业出版社，2000br/23。刘锦波,张承慧等。电机与拖动.北京:清华大学出版社，2006 ；/pP/Pp内容简介/pp本设计是设计设有双层重级工作制吊车的单跨厂房。其内容包括刚结排

13、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1.5m6m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Q200t/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

14、构件均为Q235墙面材料采用1.2m6m0.16m厚的钢筋混凝土空心墙板pclass=Lyu258/p/p 文件组成及目录pclass=Lyu258/p/ppnbsp;88/SPANSPANstyle=”FONT-FAMILY：宋体；mso-ascii-font-family：TimesNewRoman;mso-hansifontfamily：TimesNewRoman页）、CADSPANstyle=”FONT-FAMILY:宋体;msoascii-font-family:TimesNewRoman；mso-hansifontfamily：TimesNewRoman”图纸（共/SPAN14/S

15、PANSPANstyle=”FONT-FAMILY：宋体；msoasciifont-family：TimesNewRoman;mso-hansi-fontfamily:TimesNewRoman张/SPANA3/SPAN图纸）/SPAN/ppclass=MsoNormalstyle=MARGIN：0cm0cm0pt”SPANstyle=”FONTFAMILY：宋体；mso-asciifont-family:TimesNewRoman；msohansi-fontfamily:TimesNewRoman”目录及介绍/ppclass=MsoNormalstyle=”MARGIN:0cm0cm0pt”

16、SPANlang=ENUS1/SPAN刚结排架计算/SPAN/ppclass=MsoNormalstyle=MARGIN:0cm0cm0pt2/SPAN钢柱计算/SPANSPANlang=ENUS3/SPAN下层吊车梁系统计算/SPANSPANlang=ENUS4/SPANSPANlang=ENUS36m/st1：chmetcnvSPANstyle=”FONTFAMILY：宋体;mso-ascii-fontfamily：TimesNewRoman；mso-hansifontfamily：TimesNewRoman”屋架计算/SPANpclass=MsoNormalstyle=MARGIN：0c

17、m0cm0pt”st1：chmetcnvw:st=onTCSC=0NumberType=1Negative=False”HasSpace=False”SourceValue=”5。12UnitName=m”5。12m/SPANSPANstyle=”FONT-FAMILY:宋体；msoasciifontfamily:TimesNewRoman;mso-hansifontfamily：TimesNewRoman”托架计算/span/ppclass=MsoNormalstyle=”MARGIN:0cm0cm0pt”6/SPANSPANstyle=”FONTFAMILY:宋体;msoasciifont

18、family:TimesNewRoman;mso-hansi-fontfamily:TimesNewRoman墙架结构计算/SPAN/p7/SPAN柱间支撑计算/SPANpclass=MsoNormalstyle=MARGIN：0cm0cm0pt”8SPANstyle=”FONTFAMILY:宋体；mso-asciifontfamily:TimesNewRoman；mso-hansifont-family:TimesNewRoman”基础计算/SPANpclass=Lyu258/p/pSPANstyle=”FONTFAMILY:宋体；mso-ascii-fontfamily:TimesNewR

19、oman；mso-hansifontfamily:TimesNewRoman”根据上述对柱子的强度和稳定性的计算结果/SPAN/ppclass=MsoNormalstyle=”MARGIN：0cm0cm0pt”SPANstyle=”FONT-FAMILY：宋体;mso-ascii-fontfamily：TimesNewRoman；msohansifontfamily:TimesNewRoman附表1/SPANSPANstyle=FONT-FAMILY:宋体;mso-ascii-fontfamily：TimesNewRoman；msohansifont-family:TimesNewRomanS

20、PANlang=EN-US1/SPANspanclass=Lyu258SPANstyle=”FONT-FAMILY：宋体;mso-asciifontfamily:TimesNewRoman;mso-hansi-fontfamily:TimesNewRoman”附表SPANlang=ENUS1/SPAN/p杆件截面选择表pclass=MsoNormalstyle=MARGIN：0cm0cm0pt”SPANlang=EN-US ；/SPANpclass=Lyu258/pCADSPANstyle=FONT-FAMILY:宋体;mso-ascii-font-family：TimesNewRom

21、an;msohansi-fontfamily:TimesNewRoman”图纸(共/SPAN14/SPAN张SPANlang=ENUSA3SPANstyle=”FONT-FAMILY：宋体；mso-asciifontfamily:TimesNewRoman;mso-hansi-fontfamily:TimesNewRoman）/SPAN/spanSPANstyle=FONT-FAMILY：宋体；mso-ascii-font-family:TimesNewRoman；msohansifontfamily：TimesNewRoman”安装施工说明书剖面/ppclass=MsoNormalstyle

22、=”MARGIN:0cm0cm0ptSPANstyle=”FONT-FAMILY:宋体;mso-asciifontfamily：TimesNewRoman；msohansi-font-family：TimesNewRoman吊车梁/SPANpclass=MsoNormalstyle=”MARGIN:0cm0cm0pt”SPANstyle=FONT-FAMILY：宋体;mso-ascii-fontfamily:TimesNewRoman;msohansifont-family：TimesNewRoman”基础布置图fontcolor=9a9a9apclass=MsoNormalstyle=”MARGIN：0cm0cm0ptSPANstyle=”FONT-FAMILY:宋体;msoascii-font-family：