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《上海电机学院》 2019年
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基于DSP+FPGA的永磁同步电机控制系统的设计与分析

郑艳鹏  
【摘要】:随着电力电子技术、电机控制理论、微电子技术、永磁材料的发展,永磁同步电机(PMSM)的控制系统应用越来越广泛。由于永磁同步电机具有非线性、时变、强耦合等特点,控制系统会受到电机参数、负载扰动、外部干扰信号的影响。所以研究永磁同步电机控制系统,找出更有效的永磁同步电机控制方法,具有重要的意义。首先,本文通过坐标变换建立了永磁同步电机的数学模型,并介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的实现方法,给出了仿真结果及分析。然后,在介绍PID控制原理和参数整定方法后,设计出了传统PID控制器。接着,本文针对PID控制器在单独控制电机运转时,其电机转速、负载转矩突变适应能力和速度响应能力不佳这一问题,从而首次提出一种改进的串联双模控制器的设计方法,来对电机的速度进行优化和改善。它的设计方法是在速度环,采用模糊(Fuzzy)PID控制器,在电流环采用改进的电流环控制器(Fuzzy PI控制器和PI控制器相串联),两者组合的方法而设计出来的。然后,在仿真环节,用该控制器与传统PID控制器、模糊PI控制器和模糊PID控制器进行了仿真对比实验,并给出了结果分析。然后,又进行了一系列基于改进的串联双模控制器的仿真实验,证明了其可行性和优越性。接着,完成了以DSP+FPGA为核心的硬件控制系统的设计和软件控制系统设计。最后,搭建了永磁同步电机控制系统的实验平台,通过一系列实验验证了系统的可行性。
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