电动车永磁同步电机磁场定向控制技术研究

发布时间：2017-08-15 09:18

  本文关键词：电动车永磁同步电机磁场定向控制技术研究

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【摘要】：随着永磁材料、电力电子技术、控制理论、电机制造以及数字信号处理器的发展,永磁同步电动机(PMSM)交流伺服系统获得了广泛的应用。永磁同步电动机具有体积小、结构简单、重量轻、损耗少、效率高、运行可靠等优点,随着稀土永磁材料的发展,永磁同步电机在交流伺服领域中将有很好的应用前景,因此对PMSM的研究具有非常大的实际意义和价值。本文采用意法半导体(STMicroelectronics)有限公司用于电机控制的单片机控制芯片STM32F051xx作为核心,研究全数字化的PMSM矢量控制调速系统相关技术。论文中简要介绍了永磁同步电动机的国内外发展状况,分类,结构以及适用场合。通过深入研究永磁同步电动机的矢量控制理论,建立起相应数学模型,最后经过综合分析确定矢量控制调速方案。主要针对表贴式转子PMSM,采用id=O的矢量控制方案。本论文采用磁链,转矩,转速三闭环调速控制方式,用SVPWM脉宽调制方式进行调制。使用单电阻采样方法采样直流母线电流,不仅节省了硬件的成本,而且也避免了三电阻采样中使用三个运放造成补偿电压不一致的弊端。为了使系统更好地工作,使用了自控原理中经典PI控制方法,在详细介绍各种电机参数测量方法的基础上,本论文也详细介绍了如何搭建PI控制器,及其参数工程确定方法。最后,介绍了如何配置STM32F051xx的外设才能更好的实现空间矢量调制。本论文重点论述的是在使用STM32F051的情况下,如何实现单电阻采样三相定子电流,并重构成三相相电流的方法。
【关键词】：永磁同步电机 磁场定向控制 单电阻采样 STM32 PI控制器 SVPWM
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 背景及意义8
• 1.2 电动车用电机类型8-10
• 1.3 电动车用电机发展现状10-11
• 1.3.1 我国电动车用电机发展现状10-11
• 1.3.2 国外电动车用电机发展状况11
• 1.4 国内电动车用电机存在的不足11-12
• 1.5 本章小结12-14
• 第2章 永磁同步电机数学模型及空间矢量控制原理14-28
• 2.1 永磁同步电机数学模型14-18
• 2.1.1 定子坐标系下的数学模型14-16
• 2.1.2 转子坐标系下的数学模型16-18
• 2.2 空间矢量调制原理18-24
• 2.3 弱磁控制24-26
• 2.3.1 电流极限圆24-25
• 2.3.2 电压极限椭圆25-26
• 2.3.3 弱磁控制26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 永磁同步电机控制策略28-50
• 3.1 转子位置获取方法29-32
• 3.1.1 霍尔传感器安装方法29-31
• 3.1.2 连续电角度的产生31-32
• 3.2 单电阻采样的实现32-39
• 3.2.1 单电阻采样原理32-34
• 3.2.2 单电阻采样具体方法的实现34-39
• 3.3 电机参数测量方法及PI控制器设计39-48
• 3.3.1 交直轴电感的测量方法40-43
• 3.3.2 电阻参数测量原理43
• 3.3.3 转子磁链大小的测量43
• 3.3.4 PI控制器的设计43-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 系统软件设计50-64
• 4.1 系统软件流程图50-51
• 4.2 系统初始化51-63
• 4.2.1 系统时钟初始化51-52
• 4.2.2 驱动定时器初始化52-57
• 4.2.3 霍尔传感器接口定时器初始化57-63
• 4.3 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士学位期间所发表的论文72-74
• 致谢74

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本文编号：677370