基于空間矢量DSP變頻控制報(bào)告

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1、JIANGSUUNIVERSITY基于空間矢量的DSP變頻控制學(xué)院名稱：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣1004學(xué)號(hào)：3100501091姓名：賈斌彬2013/11/4一、摘要：隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點(diǎn)，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。本文在對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用綜述的基礎(chǔ)上，介紹了采用DSP芯片對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行換向與轉(zhuǎn)速控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。文中闡述了該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性及其設(shè)計(jì)方法。文中還對(duì)硬件各種功

2、能的控制原理和電路設(shè)計(jì)以及各軟件模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分析。最后給出了樣機(jī)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Withthedevelopmentofthepowerelectronicsandmicro—controltechnique，permanent—magnetbrushlessDCmotorpossessessmallvolume，lightweight，highefficiency，lownoise，bigcapabilityandreliability，SOitishopefultobecomemainmotorindrivesystem．Onthebasisof

3、thesummaryforthedevelopmentandapplicationofpermanentmagnetbrushlessDCmotorspeed-variablesystem,thisthesisintroducesacontrolsystem,whichusesDSPtocontrolthecommutationandspeedofBLDCM.Thebasicstructure,operationalprincipleanddesignmethodofthissystemaresetforthinthisthesis.Thethought

4、ofhardwaredesignandsoftwareprogrammingisintroducedaswell.Atlast,theexperimentalresultsarepresented.二、關(guān)鍵詞：無刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDCM)；DSP控制系統(tǒng)；脈寬調(diào)制;PID控制;BrushlessDCMotor(BLDCM);DSP;Pulse-widthModulation;PIDcontrol;三、概述：近二十多年來，電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論以及新材料技術(shù)都得到迅速的發(fā)展，推動(dòng)著電機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展。采用稀土永磁材料的直流無刷電機(jī)不僅具有可

5、靠性高、維修方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、特性好、易散熱、轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向限制、噪聲小，而且具有磁能積高、矯頑力高、剩磁大等優(yōu)點(diǎn)。直流電動(dòng)機(jī)具有線性機(jī)械特性、調(diào)速范圍廣、調(diào)速效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控制電路簡(jiǎn)單和效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而直流無刷電機(jī)的應(yīng)用范圍不再局限于傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域，在當(dāng)令國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前的無刷直流電動(dòng)機(jī)是電機(jī)理論、電力電子、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及高性能永磁材料相互結(jié)合，集軟硬件于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。本次試驗(yàn)利用?DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流同步電動(dòng)機(jī)的速度控制，對(duì)電機(jī)電流的檢測(cè)，以及電機(jī)位置和速度的檢測(cè)，進(jìn)行電流和速度的調(diào)節(jié)，從而進(jìn)

6、行對(duì)無刷直流電機(jī)的控制。四、無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)組成及工作原理：無刷直流電動(dòng)機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)本體（定子、轉(zhuǎn)子）、位置傳感器、控制器和電子開關(guān)電路四部分組成。電動(dòng)機(jī)本體主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分，定予繞組分為?A、B、C三相，每相相位相差?120。，采用星形連接，三相繞組分別與電子開關(guān)線路中相應(yīng)的功率開關(guān)器件連接；轉(zhuǎn)子由?N、S兩極組成，極對(duì)數(shù)為?1。圖1無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖圖中的電動(dòng)機(jī)本體為三相兩極，三相定子繞組分別與電子開關(guān)線路中相應(yīng)的功率開關(guān)器件聯(lián)接，在圖1中A相、B相、C相繞組分別與功率開關(guān)管V1、V2、V3相接。位置傳感器的跟蹤轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)

7、接。定子繞組的某一相通電時(shí)，該電流與轉(zhuǎn)子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼位置變換成電信號(hào)，作為控制器的輸入，最后由控制器去控制電子開關(guān)線路，從而使定子各相繞組按一定次序?qū)?，定子相電流隨轉(zhuǎn)子位置的變化而按一定的次序換相。無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)控制原理：先通過霍爾位置傳感器信息計(jì)算出電機(jī)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，然后將實(shí)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速和給定的參考速度之間的偏差經(jīng)積分分離PID調(diào)節(jié)后，輸出電流參考值。其次，將電流參考值與電機(jī)實(shí)際電流進(jìn)行比較，得到的偏差值輸入電流控制器進(jìn)行電流PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的控制量用于改變

8、PWM的占空比。最后，輸出的PWM占空比經(jīng)過電壓逆變后輸入電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度和