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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除毕 业 设 计题 目： 永磁同步电机直接转矩控制系统的设计 系： 电气与信息工程系 专业： 自动化 班级： 0201 学号： 0201110128学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2006年6月 【精品文档】第 页诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期：
2、 年 月 日毕业设计（论文）任务书题目： 永磁同步电机直接转矩控制系统的设计 姓名 娄晶 系别 电气与信息工程系 专业 自动化 班级 0201 学号 0201110128 指导老师 唐勇奇 职称 副教授 教研室主任 一、 基本任务及要求： 本系统以永磁同步电动机作为被控对象，针对永磁同步电机的特点，研究直接转矩控制方法，并设计以DSP为控制核心的硬件电路，软硬件设计包括：被控对象同步电动机模型的建立、控制方法研究、主电路设计、控制电路设计、控制系统程序设计、系统控制效果仿真等。 二、 进度安排及完成时间：1、 第一周至第三周：明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法，了解本课题研
3、究现状、存在问题及研究的实际意义。2、 第三周：查阅相关资料，自学相关内容，确定课题总体方案，分配课题任务， 确定个人研究重点，做好选题报告。 3、 第四周至第五周：根据自己研究的方向，确定自己的总体设计方案，根据对象特性进行 各种控制方法的研究，并设计硬件总体模块图及软件模块图。4、 第六周至第十二周：完成系统的控制方法研究，软、硬件设计。5、 第十三周至第十四周：系统仿真及调试。6、 第十五周至第十六周：整理资料，完成毕业论文编写，进行毕业答辩。目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究的背景11.2 本课题的主要研究工作5第2章 永磁同步电动机的数学模型62.1 永磁
4、同步电机的分类和结构62.2 永磁同步电机数学模型的建立62.2.1 坐标系的定义62.2.2 三相定子坐标系与两相定子坐标系变换(3s-2s)72.2.3 两相定子坐标系与两相旋转坐标系变换(2s-2r)92.3 两相定子坐标系与两相转子旋转坐标系的变换（2t-2s）102.4 永磁同步电机的数学模型102.4.1 永磁同步电机在ABC坐标系上的数学模型112.4.2 永磁同步电机在坐标系上的数学模型112.4.3 永磁同步电机在坐标系上的数学模型122.5 本章小结13第3章 永磁同步电机直接转矩控制系统的研究143.1 电压空间矢量基本原理143.1.1 电压空间矢量143.1.2 电压
5、空间矢量的选择及零电压矢量应用163.2 直接转矩控制系统原理和控制规律183.2.1 直接转矩控制的发展及特点183.2.2 直接转矩控制系统的原理193.2.3 直接转矩控制系统的控制规律203.3 永磁同步电机的直接转矩控制策略原理及其系统结构213.3.1 永磁同步电机直接转矩控制策略原理213.3.2 永磁同步电机的直接转矩控制系统结构243.4 本章小结24第4章 系统的硬件设计254.1 主控制芯片TMS320LF2407 DSP的介绍254.2 系统的主电路的设计284.2.1 系统的总体框图284.2.2 系统的主电路设计294.3 系统的控制电路的设计314.3.1 系统的
6、检测电路的设计324.3.2 系统的保护电路的设计364.4 本章小结37第5章 系统的软件设计395.1 集成开发介绍环境的395.2 系统的软件设计总体结构395.3 系统的主程序模块的设计405.4 系统的中断程序模块的设计415.4.1 A/D转换子程序的设计425.4.2 SVPWM子程序设计435.5 系统的故障中断程序的设计465.6 本章小结47结束语48参考文献50致 谢52附 录53永磁同步电机直接转矩控制系统的设计摘要：直接转矩控制策略直接对电机定子磁链和转矩进行控制，解决了交流电机矢量控制策略存在的转子磁场定向解耦控制复杂性问题，已成功应用于高性能异步电机交流调速系统中
7、。随着直接转矩控制在永磁同步电机(PMSM)中的理论基础的解决，永磁同步电机直接转矩控制策略受到了越来越多的关注。本设计也将在这方面进行一些研究和探讨。本设计从永磁同步电机数学模型出发，论述了永磁同步电机的直接转矩控制策略的基本理论，推导出了传统直接转矩控制策略的空间电压矢量开关表；并根据理论分析，引入了零电压矢量参与控制，可以使得电机在控制过程中保持转矩基本不变，从而可以降低逆变器的开关频率，在不减小控制周期的情况下减小电机的转矩脉动，提高系统的控制品质。本设计在完成理论推导基础上，对控制系统进行了基于数字信号处理器(DSP) TMS320LF2407 的软硬件设计，构建了一个永磁同步电机直
8、接转矩控制系统。硬件设计主要包括主电路、检测电路、保护电路和控制电路等。其中检测电路包括了直流母线电压检测、电流检测和转速检测；保护电路包括启动限流保护、过流保护和IPM故障保护等。软件设计主要是在软件中实现DTC控制策略。本设计分别完成了软硬件的调试，在软件中实现了DTC控制策略。关键字： 永磁同步电机；直接转矩控制；空间电压矢量；数字信号处理器 Design for Direct Torque Control System of Permanent Magnet Synchronous MotorAbstract: The direct torque control strategy wh
9、ich directs to control the motors stator linkage and torque, resolving the problem that the complexity of the decoupled control for the directional rotor magnetic filed exsited in the alternating current(AC) motors vector control(VC) strategy, has been applied successfully to a high qualified contro
10、l system of induction motors AC speed governor . With the development of direct torque control (DTC) control theory and the establishment of its fundamental theory in permanent magnet synchronous motor (PMSM), DTC strategy of PMSM has drawn considerable attention. This paper is also concerned with t
11、he DTC control theory, and some improvement has been made.Based on the PMSM mathematical model, the discussion of firndamental theory in DTC of PMSM is addressed. After that the classical DTC space voltage vector switch state lookup table is derived. On the basis of theoretic analysis, the zero volt
12、age vector is introduced into the control strategy, which can keep the torque remain and reduce the switching frequency, and can decrease motor torque ripple under the situation of not reduce the control period.the vector will improve the system performance.On the basis of theoretic analysis, the ha
13、rdware andsoftware are designed by the digital signal processor (DSP) TMS320LF2407.Furthermore, the direct torque control system of permanent magnet synchronous motor system is designed. The hardware design of this paper includes design of main circuit, measurement circuits, protection circuits, and
14、 control circuits. The measurement circuits include DC line voltage measurement, current measurement, and speed measurement. The protection circuits include startup under limited current protection, over-current protection, and IPM fault protection. The software design of this paper mainly carries o
15、ut the DTC strategy in the software. The debugging of hardware and software is completed in this paper and the DTC strategy is carried out in the softwar.Keywords: permanent magnet synchronous; motordirect torque controlspace; voltage vector; digital signal processor第1章 绪论1.1 课题研究的背景电动机是电能向机械能转换的能量载体。在工业、农业、交通运输以及日常生活中广泛地应用着电机传动。其中对很多机械
