基于DSP的无速度传感器电机调速系统的研究

论文摘要

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。本论文对异步电机无速度传感器矢量控制系统进行了研究和软、硬件的设计。第一章主要介绍了交流电动机变频调速技术及其相关技术的发展和应用情况，包括电力电子，微处理器的基本情况，并提出本文的研究目标和主要工作。无速度传感器的矢量控制技术是由于在某些实际工业场合无法安装速度传感器和为了降低设备成本等目的发展起来的，除电机转速信息的获取途径、方法不同之外，仍沿用磁场定向控制技术。本文第二章首先介绍了转子磁场定向矢量控制系统的基本原理，然后基于模型参考自适应原理(MRAS)构造了异步电机的转速辨识模块，并且利用POPOV超稳定理论证明了系统的能观、能控、及其稳定性。为系统下一步的仿真研究奠定了理论基础。根据前述的无速度传感器矢量控制技术的基本理论和MRAS理论，在第三章建立了相应的系统仿真模型，并通过Matlab的Simulink工具箱验证其正确性。根据电压空间矢量脉宽调制工作原理，建立了SVPWM仿真模型，并给出了其部分S函数代码。同时，对所采用的速度估计方案也进行了仿真分析，证明了基于MRAS的速度估计模型具有较高的转速估算精度，以及良好的稳、动态性能可以用于工业实际。本文的第四章中硬件设计分主电路和控制电路两部分，详细介绍了用于电机控制的硬件平台的设计，其中包括IPM智能功率模块和TMS320DSP2812芯片和评估板的特点，驱动电路、各种输入输出接口电路，并给出了部分电路原理图。在此基础上，给出各程序模块的程序框图，编写了部分DSP编程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 交流电动机调速技术的发展和现状
• 1.2 电力电子技术的发展与交流调速
• 1.3 微处理器应用于调速系统
• 1.4 无速度传感器交流调速系统简介
• 1.4.1 转速辨识方法简介
• 1.4.2 模型参考自适应（MRAS）法
• 1.5 仿真软件MATLAB简介
• 1.6 本文主要研究的内容
• 第二章 矢量控制与MRAS基本原理
• 2.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型
• 2.2 坐标变换
• 2.3 异步电机矢量控制系统原理
• 2.3.1 在两相静止坐标系下的数学模型
• 2.3.2 在两相同步旋转坐标系下的数学模型
• 2.3.3 按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统
• 2.4 无速度传感器基本原理
• 第三章 无速度传感器矢量控制系统的仿真
• 3.1 坐标变换
• 3.2 转子磁链模型
• 3.3 SVPWM的仿真模型
• 3.3.1.控制原理
• *、ΔI区域的划分'>3.3.2 关于V^*、ΔI区域的划分
• k（k=0 #7）的选择'>3.3.3 V_k（k=0 #7）的选择
• *、ΔI矢量区域检测'>3.3.4 V^*、ΔI矢量区域检测
• 3.4 速辨识模块
• 3.5 模糊PID控制在转速辨识中的应用
• 3.5.1 模糊PID的结构
• 3.5.2 模糊推理模块设计
• 3.6 仿真结果
• 3.7 定子电阻辨识
• 第四章 系统软硬件设计
• 4.1 硬件结构
• 4.4.1 系统整体结构
• 4.4.2 检测电路
• 4.4.3 IPM模块
• 4.4.4 限流起动电路
• 4.4.5 转速检测
• 4.4.6 显示电路
• 4.4.7 EVM开发板介绍
• 4.4.8 DSP2812芯片介绍
• 4.5 系统软件
• 4.5.1 SVPWM的DSP的实现
• 4.5.2 磁通观测的软件实现
• 4.5.3 速度推算的软件实现
• 第五章 总结与展望
• 六 致谢
• 七 主要参考文献
• 八 附录