基于DSP的永磁同步电机矢量控制伺服系统研究

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随着我国进一步提高国有装备制造业的发展战略地位,作为制造装备核心的伺服驱动系统的研究得到国内各科研机构、研究院校及相关企业的高度重视。现代伺服系统最璀璨的明珠——矢量控制交流永磁同步伺服系统,成为了我国伺服驱动系统制造业赶超国际先进水平的第一峰。本文以广州市某研发单位攻关项目为背景,从控制理论和工程应用两个方面,对永磁同步电机转子磁场定向矢量控制伺服系统进行了深入、全面的研究。本文首先通过建立永磁同步电机数学模型,详细分析介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术以及矢量控制原理,并简要阐述了PMSM转子磁场定向矢量控制伺服系统的结构环节构成及其控制实现原理。然后以TI公司TMS320F2812 DSP数字信号处理芯片为核心,辅以编程逻辑器件CPLD、智能功率模块IPM及其他相关外围电路,设计了一套FOC-PMSM矢量控制伺服驱动系统。并在硬件设计基础上,在TI公司DSP C2000系列集成开发环境CCS2下,分块设计了包括永磁同步电机矢量控制算法、SVPWM波的产生、电流及速度和位置中断采样等系统程序。最后,在伺服系统基本的软硬件设计基础上,基于MATLAB对此伺服系统进行计算机仿真评估系统的仿真研究。仿真过程紧密联系了实际系统的软硬件的模块设计,从而使得最终给出的FOC-PMSM矢量控制伺服评估系统仿真模型极具可比性。后经仿真评估系统与实际系统的联合调试实验,测出了良好的实验结果波形及数据,验证了设计方案的基本成功,进一步的调试整定将可以使其满足高性能伺服系统的要求。本文研制的交流永磁同步伺服系统在硬件与软件两方面的设计过程中,均具一定的前瞻性,可为我国交流伺服系统的研制和开发提供借鉴,并为后续的研发工作奠定了一定的基础。
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