基于DSP的电动叉车交流驱动控制器的设计与实现

发布时间：2017-05-02 05:02

  本文关键词：基于DSP的电动叉车交流驱动控制器的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：叉车在现代物流领域发挥着重要的作用,随着社会的不断发展以及人们对于环保节能的重视,电动叉车正越来越受到人们的青睐。以交流电机为驱动机构的电动叉车因其维护方便、调速性能好、可靠性高而受到行业的关注,也成为将来叉车发展的一个重要趋势。驱动控制器作为交流电动叉车的核心部件对于叉车性能的发挥,操作者的使用体验有重要影响,目前国外厂家在驱动控制器研发设计方面积累了丰富的经验而且也推出了各自成熟的产品,而国内叉车厂家的驱动控制器大都采用进口,国产化低,技术落后,需要加大研发投入和研发力度。本文在查阅国内外文献及研究状况的情况下提出了一种以TI的TMS320F2812为主控芯片,IR公司的大功率MOSFET作为逆变器功率开关器件的交流电动叉车驱动控制器设计方案。 论文在首先介绍了相关的电动叉车用永磁同步电机的结构及数学模型,然后对矢量控制的思想及控制策略进行了分析,并推导了SVPWM波的产生原理及方法,最后对所涉及的PID数字控制算法进行简要的介绍。硬件方面分析了控制器的总体功能,然后在此基础上设计制作了控制板、驱动板和逆变器,并针对每块电路板的功能以及各主要电路模块的作用和原理进行详细阐述,最后针对实际情况设计了散热器。软件方面基于模块化思想编写了主控制程序、中断程序、故障处理及保护程序以及参数配置及监控程序,对一些关键的模块进行原理和工作流程的说明。最后对设计的驱动控制器进行负载台测试,主要包括开环、闭环、空载、带载实验,对其性能不断优化和完善,实验结果证明驱动控制器具有良好的调速性能,达到设计目的,各项参数均能够满足电动叉车的驱动行走需求。
【关键词】：电动叉车 永磁同步电机 矢量控制 DSP 逆变器
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH242;TP273.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景8
• 1.2 电动叉车介绍8-11
• 1.2.1 电动叉车结构与原理8-9
• 1.2.2 电动叉车驱动控制系统9-10
• 1.2.3 电动叉车交流驱动控制10-11
• 1.3 国内外研究状况11-12
• 1.3.1 国外研究状况11-12
• 1.3.2 国内研究状况12
• 1.4 论文的主要研究内容12-13
• 1.5 论文的章节安排13-14
• 2 电动叉车交流伺服驱动理论14-30
• 2.1 永磁同步电机的结构及数学模型14-17
• 2.2 永磁同步电机矢量控制理论17-20
• 2.2.1 产生旋转磁场的三种方法17-18
• 2.2.2 PMSM矢量控制与坐标变换18-20
• 2.2.3 PMSM在d-q坐标系下转矩方程20
• 2.3 永磁同步电机控制策略20-29
• 2.3.1 控制策略的选取20-22
• 2.3.2 空间矢量脉宽调制(SVPWM)22-27
• 2.3.3 PID数字算法27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 驱动控制器硬件电路设计30-48
• 3.1 驱动控制器总体设计30-32
• 3.1.1 控制器功能分析30-31
• 3.1.2 控制器技术指标31
• 3.1.3 控制器总体设计31-32
• 3.2 主控电路板的设计32-39
• 3.2.1 主控芯片的选型32
• 3.2.2 系统电源电路的设计32-35
• 3.2.3 SRAM存储器扩展电路35-36
• 3.2.4 通信、调试接口电路36-38
• 3.2.5 磁旋转编码器38-39
• 3.3 驱动及保护电路的设计39-43
• 3.3.1 MOSFET驱动电路39-40
• 3.3.2 电流采样电路40-41
• 3.3.3 电池电压检测电路41
• 3.3.4 温度采样保护电路41-42
• 3.3.5 制动保护电路42-43
• 3.4 功率逆变器的设计43-47
• 3.4.1 功率开关器件的选择43-44
• 3.4.2 逆变器PCB板设计及后期处理44-45
• 3.4.3 散热器的设计45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 系统软件设计48-62
• 4.1 系统软件功能分析和总体设计48-51
• 4.1.1 软件开发平台48
• 4.1.2 软件功能分析48-49
• 4.1.3 主程序及中断程序设计49-51
• 4.2 电流采样变换及保护51-53
• 4.2.1 电流采样变换51
• 4.2.2 电流反时限保护51-53
• 4.3 转子位置及速度检测53-56
• 4.3.1 转子位置获取54
• 4.3.2 编码器初始安装定位54-55
• 4.3.3 转子速度计算55-56
• 4.4 用户编程与监控功能设计56-60
• 4.4.1 控制器主要参数56-57
• 4.4.2 参数配置与监控功能的实现57-60
• 4.5 本章小结60-62
• 5 调试与实验结果分析62-72
• 5.1 控制器软硬件基本测试62-64
• 5.1.1 电路板基本功能测试62
• 5.1.2 软件基本功能测试62-64
• 5.2 负载台实验64-69
• 5.2.1 开环实验65-66
• 5.2.2 闭环空载实验66-68
• 5.2.3 闭环带载实验68-69
• 5.3 装车实际运行69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 附录80-81

【参考文献】

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本文编号：340294