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《江西理工大学》 2018年
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永磁同步电机矢量伺服控制器研制与应用

王子俭  
【摘要】:永磁同步电机伺服系统作为角度、位置、速度需要精确执行的随动系统,随着电力电子技术的飞速发展,永磁同步电机伺服系统控制技术也越加成熟,在工业控制领域应用中占据重要地位。永磁同步电机伺服控制系统具有随变性、非线性、耦合性较强等一系列特点。对永磁同步电机的高精度控制是其主要发展方向,本文探索了一种新颖的目标位置调节的伺服定位方法。并将该伺服驱动系统成功应用在某公司生产的大型玉米磨面机上,实现对玉米粉的分料控制。论文主要完成了以下几方面内容:(1)首先对永磁同步电机数学模型进行了建立,并掌握基本的位置传感器工作原理,最终通过分析id=0的控制算法,了解以坐标变换为核心的矢量控制基本原理。(2)在简要介绍了MODBUS通讯机制的基础上,了解MODBUS串行通讯规则,选择MODBUS RTU通讯模式,并对MODBUS RTU通讯过程与原理进行详细的分析,最后分析了MODBUS RTU通讯中数据CRC校验规则。(3)对伺服系统矢量型控制器开关辅助电源进行设计,选用了反激式开关拓扑电路。在此基础上完成了对输入端AC-DC电路设计分析、反馈电路设计分析、滤波电路设计分析。最终完成变压器各个参数的计算以及磁性元器件的选择。(4)将永磁同步电机伺服控制系统的硬件部分分为控制部分以及功率驱动部分分别进行设计与分析。其中控制部分硬件包括以STM32F103C8T6为主控芯片的单片机外围电路、速度给定与速度检测电路、电流检测电路、光耦隔离电路;功率驱动部分硬件包括桥臂驱动电路以及三相六路桥式逆变电路。(5)在完成硬件平台的搭建情况下,对永磁同步电机伺服系统的软件部分进行编写。并针对软件部分实现模块化,实现永磁同步电机速度检测计算、坐标变换、SVPWM、目标位置调节等功能。在硬件系统与软件系统都完成的情况下,实现整体平台的搭建,验证硬件实际功能与控制算法的可行性。并通过示波器的观察对永磁同步电机的电流、电压、速度的波形以及位置控制进行检测与验证。实验现象表明,永磁同步电机矢量伺服系统运行效果良好,其应用在某公司生产的大型玉米磨面机中,工作状态稳定可靠。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP273;TM341

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