基于嵌入式微控制器的永磁同步电机矢量控制系统研究与开发

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永磁同步电机(简称PMSM)由于具有功率密度大、效率高、损耗小、便于控制等特点,在机器人、数控机床、电动车、变频空调等领域获得越来越广泛的应用。同时嵌入式微控制器的小型化与低成本加速了这种应用趋势。
　　本文介绍了永磁同步电机的特点,给出了该类电机的数学模型,分析了以该类电机为对象的矢量控制系统构成,并详细说明了空间电压矢量调制技术。针对变频空调压缩机无传感器内埋式永磁同步电机(IPMSM)变频调速的控制要求,研究了无传感器IPMSM转速及转子位置检测方法。设计了基于滑模观测器的IPMSM转速及转子位置观测器。该观测器首先通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,再采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环(PLL),分别得到电机转速及转子位置信息。以此减小转速和转子位置的观测误差。使用意法半导体(ST)公司的新型嵌入式微控制器芯片STM32F103,设计开发了永磁同步电机矢量控制系统的硬件和软件。详细描述了主要功能模块的原理及其实现方法。通过把该系统成功应用于80W的IPMSM电机的控制中,证明了该无传感器矢量控制系统结构合理,稳态精度和动态性能良好,能够满足实际应用要求。给出了该系统在实验用1.5匹挂壁式变频空调压缩机驱动系统中的应用结果。

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作者
刘洁;
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作者单位

中南大学;

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授予单位中南大学;
学科控制科学与工程
授予学位硕士
导师姓名桂卫华;
年度 2010
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类同步电机;变频控制系统;
关键词
同步电机; 矢量控制; 变频调速; 嵌入式系统;

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