永磁同步电机控制系统设计与开发硬件部分设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流永磁同步电机控制系统设计与开发硬件部分设计.精品文档.永磁同步电机控制系统设计与开发(硬件部分设计) 摘 要 随着微型计算机和电力电子技术的飞速发展，各种高精度控制技术得到了长足的进步。永磁同步电机作为一种新型的电机，以其优良的性能，被广泛运用于各种伺服控制系统中。本文设计了一款永磁同步电机控制器，可满足2kW的永磁同步电机驱动，并且具有速度环 .摘 要随着微型计算机和电力电子技术的飞速发展，各种高精度控制技术得到了长足的进步。永磁同步电机作为一种新型的电机，以其优良的性能，被广泛运用于各种伺服控制系统中。本文设计了一款永磁同步电机控制器，可

2、满足2kW的永磁同步电机驱动，并且具有速度环、位置环、电流环三环调节控制能力，可以运用于各种大功率家电产品和小功率工业产品中。永磁同步电机控制器设计是基于控制矢量控制原理，使用交-直-交的电路拓扑结构。整个控制系统硬件实物分为控制板和驱动板两个部分，控制板以美国微芯公司的dsPIC33FJ64MC706微控制器为核心，负责整个电机控制系统的信息采集、数据处理、指令控制和人机交互等功能；驱动板以三菱公司的PS智能功率驱动模块为核心，完成单项交流220V电源到电机需要的三相电源的逆变功能。设计中采用Altium Designer 作为工具软件，完成了从原理图绘制到PCB绘制。在电路设计时，综合考虑

3、了电磁兼容和电磁干扰，采用控制板和驱动板分离设计，并且在控制板和驱动板之间的信号传输采用高速光耦隔离，真正实现了控制与电机驱动的电气隔离。考虑到各种器件的发热情况，系统采用散热片等措施，保障系统工作的稳定性。关键词：永磁同步电机控制系统，数字信号控制器（DSC），空间矢量控制，有源滤波器，交流伺服系统  ABSTRACTWith the rapid development of micro-computers and power electron technology, various high degree of accuracy control technology has ma

4、de great progress. Permanent magnet synchronous motor, as a new kind of motor is widely used in a variety of servo control systems because of its excellent ability. This paper designs a permanent magnet synchronous motor controller to meet the 2kW of permanent magnet synchronous motor drive, and the

5、re are speed loop, position loop, current loop, the regulation control ability of those three loops can be used in different kinds of high-power appliances and low-power industrial products.    Permanent magnet synchronous motor controller’s design is based on the control of vector c

6、ontrol theory, using the AC - DC - AC circuit topology structure. The whole control system hardware is divided into two parts, which are control panel and driver board. Control panel takes the U.S. Microchip companys dsPIC33FJ64MC706 microcontroller as its core, is responsible for the entire motor c

7、ontrol system’s functions, such as information collection, data processing, command control and human-computer interaction, and so on; driver board takes the Mitsubishi PS intelligent power module as its core, performs the three-phase power inverter function, when single exchange 220V AC power

8、 changes to motor. 论文以面装转子稀土永磁同步电机作为控制对象，采用低精度360线正交编码器作为位置传感器，在满足系统控制指标需求的同时降低了产品方案的成本。本文详细阐述了设计的以高性能DSC作为主控芯片的控制电路和以智能功率模块PS作为主功率器件的逆变电路。本次设计的系统中，还充分考虑了各种功能模块的电磁兼容和电磁干扰特性，通过引入合理的滤波电路、隔离电路等功能电路，使硬件电路系统达到了较高的可靠性和稳定性。在本次设计中，通过对永磁同步电机和相关电力电子器件的研究和了解，深刻了解了永磁同步电机控制系统的研究现状和应用前景。并且在实际工程背景的指引下，系统的学习了实际工程开发

9、的流程，和相关注意事项。在实际的制造过程中，把以前学习的理论知识进行了复习，并且把理论联系了实践，更加深了对理论知识的理解。 3.3.2 永磁同步电机控制系统的组成    233.4 控制板电路    233.4.1 微控制器介绍    233.4.2 为控制器外围电路    253.4.3 电流反馈信号调理电路    263.4.4 UART通信电路    273.4.5 光码盘及霍尔信号接口电路 &nb

10、sp;  283.4.6 控制板与驱动板接口电路    293.5 驱动板电路    293.5.1 功率驱动芯片介绍    293.5.2 功率驱动电路    303.5.3 光耦隔离电路    313.5.4 交流电源处理电路    323.5.5 交流电源监测电路    323.5.6  电源泄放电路    33第三章 

11、软件设计介绍    344.1 系统软件设计开发平台    344.2 系统主程序软件    344.3  PWM中断子程序    35第五章 测试数据及其分析    375.1 单元电路测试    37 7.舒志兵等.交流伺服运动控制系统.北京：清华大学出版社，20068.叶金虎.现代无刷直流永磁同步电机.北京：科学出版社，20079邱阿瑞.电机与电力拖动.北京：电子工业出版社，200410.詹阳.基于T

12、MS320LF2407A的交流伺服电机控制系统：硕士学位论文.北京：清华大学，2004.611.王晓明 王玲.电动机的DSP控制—TI公司DSP应用.北京：北京航空航天大学出版社，200412.张俊洪，赵镜红.空间矢量逆变器死区分析及补偿J.微特电机.200513.吴茂刚，赵荣祥，汤新舟.空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿方法J.浙江大学学报，200614.谢宝昌，任永德.电机的DSP控制技术及其应用.北京：北京航空航天大学出版社，200515.dsPIC33F Family Data Sheet，High-Performance，16-bit Digital Signal C

13、ontrollers，Microchip Technology Inc，2006.16.AN908，使用 dsPIC30F 实现交流感应电机的矢量控制，Microchip Technology Inc.200517.AN1017，使用dsPIC30F DSC 实现PMSM电机的正弦驱动，Microchip Technology Inc.200618.dsPIC30F/33F 程序员参考手册—高性能数字信号控制器，Microchip Technology Inc.2006 19.郭庆鼎等.现代永磁电动机交流伺服系统.北京：中国电力出版社，200620.刘贤兴，胡育文.永磁同步电机的神

14、经网络逆动态解耦控制.中国电机工程学报。200721.胡寿松.自动控制原理（第5版）.北京：科学出版社，200722.Katsuhiko Ogata.现代控制工程.北京：电子工业出版社，200023.刘锦波，张承慧等.电机与拖动.北京：清华大学出版社，2006  内容简介 本设计是设计设有双层重级工作制吊车的单跨厂房。其内容包括刚结排架、柱、屋架、托架、吊车梁、制动桁架、辅助桁架、抗风柱、抗风桁架、柱间支撑以及节点连接等计算。并附有柱、吊车梁及屋盖平面布置图以及柱子安装节点图、吊车梁施工图和屋架图。厂房的设计参数如下：厂房跨度 37m柱子间距 排架柱的间距为12m（每6m设有墙架柱）

15、，山墙抗风柱间距为6m 屋架间距 6m（设有跨度为12m的托架） 屋面结构 采用1.5m6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（无檩体系） 上层吊车 设有两台Q200t/30t重级工作制吊车 上层吊车轨高 27.54m 下层吊车 设有两台50t/20t轻级工作制吊车 下层吊车轨高 18.54m 基本风压 30kg/ 基本雪压 50kg/ 使用钢材 除吊车梁采用Q345钢(16Mn)外,其它构件均为Q235 墙面材料 采用1.2m6m0.16m厚的钢筋混凝土空心墙板 文件组成及目录  正文（共88页）、CAD图纸（共14张A3图纸） 目录及介绍 1刚结排架计算 2钢柱计算 3下层吊车梁系统计

16、算 4与柱钢接的36m屋架计算 5.12m托架计算 6墙架结构计算 7柱间支撑计算 8基础计算 根据上述对柱子的强度和稳定性的计算结果 附表 11 附表 12 杆件截面选择表   CAD图纸（共14张A3） 安装施工说明书 剖面 吊车梁 基础布置图 基础详图 屋架dd 平面图 柱子二 柱子安装四五 柱子安装节点图（一） 柱平面布置图 立面 节点图三 摘  要后桥差减速器的装配质量是影响整个性能的一个重要因素。汽车后桥的装配质量主要受两个因数影响，一个是主齿总成的装配质量，另一个是差减速器内主、被动齿轮是否啮合良好。后桥差速器壳体结构复杂，不便测量，传统的测量方法是手动测量及

17、一些专用检具来进行测量，并且一套测量系统只能检测某种车型的的装配尺寸。而且测量方法有精度低、测量速度慢，干扰因素多等缺点。为了缩短测量时间，提高测量精度，提高测量的可靠性，本文提出了一种全自动高柔性的自动测量方法及其控制系统，并编制了实用的软件。经过理论分析与实际程序的在线调试，证明此测量方法和控制系统能够实现自动测量装配主齿总成隔套垫片和主减速器壳体所需的装配尺寸，而且具有智能化、通用性强的特点。 关键词： 汽车；后桥差减速器；装配；自动检测   AbstractThe assembly quality of Automotive rear axle diffe

18、rential reducer is an important factor for the entire car performance。The automobile rear axle of cars assembly quality mainly two factor influences, one is the cusp unit assembly quality, another is in the difference reduction gear main, the driven gear whether to mesh good. The rear axle of car di

19、fferential device shell structure is complex, the inconvenient survey, the traditional measuring technique is the manual survey and some special-purpose examines has carries on the survey, and a set of measurement system can only examine some kind of vehicle type assembly size. Moreover the measurin

20、g technique has the precision to be low, the survey speed is slow, disturbance factor many and so on shortcomings. In order to reduce the measuring time, increases the measuring accuracy, enhanced the survey the reliability, this article proposed one completely automatic high flexible automatic sizi

21、ng method and the control system, and have compiled the practical software.    After the theoretical analysis and the actual procedures online debugging, proved that this measuring technique and the control system can realize the automatic sizing assembly cusp unit to separate the ass

22、embly size which a set of filling piece and the main gear box shell need, and has the intellectualization, the versatile strong characteristic.Keywords:  Automobile；Rear axle of car difference reduction gear；Assembly；Automatic detection 汽车后桥主减速器总成是汽车最关键的部件之一，其装配质量直接影响汽车的运行平稳性、噪声、寿命及能耗，因而提高桥减速器装配线自动化程度，保证装配质量势在必行，如何提高后桥主减速器装配质量成为摆在我们面前迫切需要解决的课题。本论文就是在这种背景下提出的。本设计主要设计了针对1046轻型车差减速器装配质量进行自动检测的控制系统设计，他能够解决的实际问题，并分析了此系统的理论依据和设计思想，最后分别论述了该系统的机械、控制系统各组成部分。以下是在测量系统的设计过程中，主要完成的一些工作:1）自动测量系统总体设计。其中包括机械的总体结构，及零部件的设计与选择。 2）控制系统设计。包括单片机控制系统的原理设计及各控制元件的选择设计。本篇论文对汽车差减速器自动测量系统进行了详细的论述，得出以下结论:l)本篇提