基于DSP交流同步电机控制器设计与实现硬件部分+电路图(2)

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3.2.5存储器扩展电路..16

3.2.6PWM电平转换电路.17

3.2.7串口通信电路.17

3.3驱动板设计简介.18

3.3.1电流采样..18

3.3.2温度采样..18

3.3.3PWM驱动电路..18

3.4逆变器设计简介.18

3.5控制板调试..19

3.5.1电源19

3.5.2JTAG仿真口19

3.5.3串口收发..20

3.5.4PWM输出21

3.5.5AD采样.21

3.6本章小结.22

4系统仿真23

4.1理论模块测试23

4.1.1Clarke变换23

4.1.2Park与逆Park变换23

4.1.3扇区判断模块.24

4.1.4PWM脉宽调制..25

4.2系统整体运行情况..26

4.2.1空载运行..26

4.2.2负载运行..29

4.3本章小结.30

结论.31

致谢.32

参考文献..33

附录.35

1 绪论本论文采用交流控制领域应用广泛的SVPWM空间矢量调制算法控制永磁同步电动机转速。绪论部分作为全文引入，介绍了论文的背景及意义、研究方法及进展、全文的主要内容以及全文的结构安排等。
1.1 本论文的背景和意义在电机控制领域，直流电动机具有良好的控制性能。其电机结构较为简单，数学模型易于表达。因此，在早期的控制领域，直流电动机是调速控制的唯一选择。然而，直流电动机的缺点亦十分明显：其故障较多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大[1,2]。直流电动机的发展被这些因素所制约。在交流电网上，人们广泛使用交流异步电动机来拖动机械装置。交流异步电动机较直流电动机寿命较长，成本更低。然而，其调速能力差、启动转矩小的弱点使得控制效果大打折扣。自 70 年代以来，随着电力电子技术的发展和高性能永磁材料的进步，同步电动机的使用得到了极大的推动。因其体积小、重量轻、控制精度高的特点，其作用显得越来越重要[6]。计算机技术的提高使得数字化控制成为可能。在如今的控制设计中，大多采用DSP芯片作为控制的核心处理器，以实现控制中的信号的采集、运算以及信号发生等各种要求。本篇论文详细分析了永磁交流同步电动机的组成结构，并详细分析了该类型电动机的数学模型，在数学模型的基础上推导了现在广泛应用的 SVPWM算法。之后，本论文讲述了基于TMS320F2812 的控制板的设计过程与控制板的重要组成部分，并对完成的调试工作进行了解释。最后，针对 SVPWM 算法，作者进行了较为仔细的仿真工作。仿真工作分为控制模块仿真与整体系统运行仿真源]自=751-^论-文"网·www.751com.cn/ 。通过完成本次设计论文，作者对给定课题进行独立分析、研究与实践。首先，对于永磁交流同步电动机的结构，作者通过查阅理论书籍对之进行了学习。在对电动机数学模型了解的基础上，作者查阅了关于电动机控制算法的相关论文，并选择了现在较为流行的空间矢量控制作算法作为本设计的控制方法，且对数字控制有了初步认识。此后，为了能够完成硬件设计工作，作者下载了大量与硬件设计有关的英文技术手册，并完成了对这些技术手册的阅读。在硬件设计完成后，为了对 SVPWM 算法的实际效果进行仿真，作者又完成了对仿真软件 SIMULINK 的学习，并利用此软件对系统的运行状况进行了实验与分析。本次设计对作者的理论学习、资料搜集、英文手册阅读、硬件控制板调试以及利用实践验证理论这些方面均有大幅度的提高，提高了作者的学习能力、实践能力以及实际工作能力。
1.2 本论文的主要方法和研究进展本次设计可以大致分为电动机结构认知与控制策略选择、硬件电路设计、模块原理测试及控制效果测试这三大部分。在电动机结构认知与控制策略选择方面，本论文主要采取的研究方法为参考书本阅读。作者详细阅读了电动机的数学模型，并在该数学模型的基础上学习并推导了SVPWM 控制算法及策略。在硬件电路设计方面，作者采用了资料搜集与相关论文阅读的研究方法。为了能够详细了解硬件设计所需要的芯片与电路元件，作者首先阅读了利用 DSP 进行控制板设计的论文，比较了不同型号的 DSP芯片的优劣，之后利用最合适的一款 DSP芯片进行设计工作。在原理图设计过程中，作者还搜集了各个模块所需要的硬件芯片技术手册。对于模块测试与整体控制效果测试，作者学习了 SIMULINK 仿真软件，并搭建了仿真控制系统。为了能够对理论部分所介绍的模块进行测试与对 SVPWM 控制策略下系统整体的运行状况进行分析，作者还完成了相关仿真工作，获得了仿真系统的波形。