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基于DSP的变频控制技术在智能电动执行器中的应用

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目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1智能电动执行器的简介

1.2电动执行器的国内外发展情况

1.2.1国内电动执行器的发展情况

1.2.2国外电动执行器的发展情况

1.3电动执行器控制技术的发展概况

1.4几种变频调速控制方案

1.4.1变压变频控制

1.4.2矢量控制技术

1.4.3直接转矩控制

1.4.4微电子技术的应用

1.5课题的意义及主要内容

1.5.1课题的意义

1.5.2论文的主要研究内容

本章小结

第二章智能电动执行机构的控制系统总体设计

2.1智能电动执行器的基本结构

2.2系统总体方案的设计

2.3执行器伺服电机变频控制策略的选择

2.4程序总体结构

本章小结

第三章基于DSP的智能电动执行器的硬件系统设计

3.1控制系统的硬件设计及各控制单元选型

3.1.1执行器的系统结构

3.1.2控制芯片的选择

3.2硬件和软件的功能划分

3.3 DSP控制板

3.4主驱动电路

3.4.1主电路

3.4.2 IPM接口电路及信号驱动

3.4.3信号检测与转换电路

3.4.4故障检测及保护

3.4.5电路的抗干扰设计

本章小结

第四章智能电动执行器的电机控制策略的研究

4.1电机的选型

4.2控制方式的选择

4.3直接转矩控制方式

4.3.1电机的数学模型

4.3.2空间矢量PWM逆变器

4.3.3磁通和转矩闭环控制原理

本章小结

第五章智能电动执行器的软件实现策略

5.1微型消息总线(Micro Message Bus)

5.1.1装配语言

5.1.2装配格式

5.1 13数据项

5.1.4参数特征

5.1.5装配序列结构

5.1.6 MMB编程步骤

5.1.7 MMB编程特点

5.1.8 MMB实现技术

5.2 MMB集成开发环境

5.2.1概述

5.2.2 MMBIDE安装

5.3电机控制构件及装配格式

5.3.1共性问题

5.3.2 Clarke变换

5.3.3 Park变换

5.3.4 Park反变换

5.3.5 SVPWM发生器

5.3.6磁链估计

5.3.7转矩转速估计

5.3.8定子压降补偿

5.3.9控制矢量生成

5.3.10相电压重构

5.4电机控制组态实例

本章小结

第六章结论与展望

参考文献

附录1:直接转矩控制系统的电机控制组态实例

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢

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摘要

随着工业的发展,电动执行器在工业现场控制中的重要地位逐步显现出来,但传统的电动执行器采用交流电动机与齿轮组及蜗轮蜗杆的组合,由于电机转速恒定,只能依靠齿轮组变速,而执行机构一旦出厂齿轮组便无法改变,所以无论在正常运行状态还是紧急状态下,阀门开/关速度都不可改变。此外,电机直接起动会产生很大的起动电流,对电机造成冲击,减少电机使用寿命;电机停机时无法预先减速,导致关断动作对机械部分的冲击也比较大。 本文首先分析了国内外电动执行机构的研究现状和发展趋势,针对现有的电动执行器只有以低速运行,通过极强的微调作用才能修正微小偏差这一缺点,提出智能型电动执行器与各种阀体配合,利用数字化变频技术、单片机技术、微电子技术,开发了集执行机构、驱动单元、调节控制单元等为一体的智能电动执行机构。本文设计的智能电动执行机构从结构上主要分为控制部分、执行驱动部分及信号检测部分。控制部分主要由DSP控制芯片、变频调速模块、智能功率模块、整流模块、开关量输入输出通道、故障检测电路等组成;执行驱动部分主要包括执行电机和机械传动部分;检测部分包括电压、电流、温度检测。软件实现上结合本实验室自行开发的MMB(微型消息总线)控制系统,采用直接转矩控制算法控制变频器,并在线组态,实现对执行器电机的调速控制,实现了电机柔性启动和平稳运行,避免系统对阀门的冲击。 整个系统在实验室进行应用组态调试。实践证明,本文设计的智能电动执行机构是可行的。系统采用了机电一体化的设计,将变频技术应用于智能电动执行机构,设计出了系统电路,并经过试验验证了可行性。

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