交流伺服永磁电机驱动装置设计(附件)【字数:10228】
摘 要摘 要19世纪50年代,永磁同步电机诞生。它有着与普通同步电机相相似的运行原理,但电机结构相比起来更加简单。由于省略了电刷和集电环的结构,使得电机的功率以及效率得以显著提高。永磁同步电机经历了很长的发展时间,它也历经了科研人员一代又一代的研究及改进,永磁同步电机系统有了日渐成熟的技术水平。在如今这个时代,人们的思想观念有了很大变化,高效、节能、环保、精准也成为了人们的生活需求。因此,由于永磁同步电机在这方面的优越性(精度较高、响应迅速、节能高效),它得到了越来越多厂商和用户的青睐,它的重要性及发展也是不可预见的。关键词交流电机、伺服系统、驱动控制
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景与研究意义 1
1.2 伺服系统相关领域发展状况 1
1.3 我国伺服系统领域发展方向 2
第二章 交流伺服电机 4
2.1 伺服电机概述 4
2.2 伺服电机发展历史 4
2.3 交流伺服电机原理 5
2.3.1 交流伺服电机工作原理 5
2.3.2伺服驱动系统的特点和优点 6
2.4.1 交流伺服系统组成 6
2.4.2 交流伺服系统分类 7
2.4.3伺服电机基本机构 8
2.4.4交流伺服电机的控制方法 9
第三章 交流伺服系统硬件设计 10
3.1 微处理器介绍 10
3.2 编码器 12
3.2.1编码器的分辨率 13
3.3 IGBT概述 13
3.4 系统硬件总体设计 15
3.5 系统功率驱动电路设计 16
3.5.1驱动电路 16
3.5.2电压检测电路 17
3.5.3电流检测电路 17
3.5.4逆变电路 18
3.5.5 时钟电路 18
第四章 软件主体的设计 20
4.1 永磁同步电机数学模型 20
4.2 永磁同步电机的矢量控制 20
4.3 软件总体结构 23
4.4主程序 24
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第一章 绪论 1
1.1 课题背景与研究意义 1
1.2 伺服系统相关领域发展状况 1
1.3 我国伺服系统领域发展方向 2
第二章 交流伺服电机 4
2.1 伺服电机概述 4
2.2 伺服电机发展历史 4
2.3 交流伺服电机原理 5
2.3.1 交流伺服电机工作原理 5
2.3.2伺服驱动系统的特点和优点 6
2.4.1 交流伺服系统组成 6
2.4.2 交流伺服系统分类 7
2.4.3伺服电机基本机构 8
2.4.4交流伺服电机的控制方法 9
第三章 交流伺服系统硬件设计 10
3.1 微处理器介绍 10
3.2 编码器 12
3.2.1编码器的分辨率 13
3.3 IGBT概述 13
3.4 系统硬件总体设计 15
3.5 系统功率驱动电路设计 16
3.5.1驱动电路 16
3.5.2电压检测电路 17
3.5.3电流检测电路 17
3.5.4逆变电路 18
3.5.5 时钟电路 18
第四章 软件主体的设计 20
4.1 永磁同步电机数学模型 20
4.2 永磁同步电机的矢量控制 20
4.3 软件总体结构 23
4.4主程序 24
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第五章 小结 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录 31
第一章 绪论
课题背景与研究意义
这些年以来,由于科研人员的不懈努力,科学技术得到了井喷式的发展。特别是一些小器件方面的技术亦有了令人难以置信的指数级发展。这几种技术已经取得了巨大的进步:(1)传感器技术;(2)微电子技术; (3)电力电子技术; (4)电机控制的理论; (5)电机制造技术; (6)微型计算机技术。当然少不了交流伺服控制技术。人们已经可以通过电子技术、计算机技术创建一个精度高、快响应的交流伺服驱动系统,这是多年前人们不曾想到的特别是一些小器件方面的技术亦有了令人难以置信的指数级发展。交流伺服技术得到了飞速的发展。人们已经可以通过电子技术、计算机技术创建一个精度高、快响应的交流伺服驱动系统,这是多年前人们所不曾想到的。由于交流伺服电机的迅猛发展,其优良的特性,完善的系统构造,它现在已经慢慢代替了直流伺服而成为了当前伺服领域的新的研究方向。【1】
最近几十年,随着电机学、电力拖动、信号处理器的迅猛发展,世界上各国针对于交流伺服电机的研究更是取得了令人瞩目的成果。德国西门子公司、德国博世、日本安川公司、美国的Gettys公司等等一系列世界各国著名的电气厂家也都各自研发出自己的产品,交流伺服电机及其驱动器有了不断的完善和发展。而正是由于交流伺服电机具有节能、高效、环保、快速响应等一系列优点,因此被越来越广大的电气厂商所使用。本文深入探讨了交流伺服电机的工作原理、分类及发展,通过IGBT,DSP驱动,完成了交流伺服永磁电机驱动控制装置设计。
研究交流伺服永磁电机意义重大,现在的电机已不仅仅需要它可以运转,更需要它能够精确的控制,准确的控制。研究这个课题深入探讨了交流伺服电机工作的原理,对我国当前落后的伺服领域有着巨大的意义。
1.2 伺服系统相关领域发展状况
1960年代直流伺服电机诞生。在这之后交流伺服电机大概经历十年的黄金发展时间,得到了火箭式的发展。直流伺服系统也被应用到了许多领域之中。由于科研学者不间断的研究,这一领域内发生的变化很多,经历了从简到复杂的过程。【2】原先使用的是开环控制,这种方法并不科学而且存在着许多不足。到现在则开始使用更加科学、合理的闭环控制。后者可以在接收到反馈信号后调整电机运动。
1980年到现在,是科研人员不懈研究和努力的几十年。几十年来科学技术飞速发展,科学家们在多个领域取得了不菲的成果。交流伺服电机发展迅速,而它的驱动技术也比以前有了更大进步,电机器件的性能指标也变得更加稳定,与之相对应的伺服电机传动装置也经过了模拟式,数模混合式和全数字化这一漫长而又复杂发展过程。
1990年至2000年是交流伺服飞速成长的十年,在这十年中交流伺服渐渐代替了直流系统。在进入21世纪以后,交流伺服电机使用的越来越多,而这方面的技术也是愈加成熟,伺服领域表现出了井喷式的发展,越来越多的国家都投入资金进行了相关行业的研究,各国都加入进了伺服领域的市场竞争之中。截至目前,交流伺服电机技术业已成为衡量一个国家工业是否先进的指标之一,成为支撑一个国家工业的支撑技术。
谈到国内,中国是自上世纪70年左右才开始在交流伺服领域内开展研究。新世纪以来,国产伺服呈现出了价格较高、可供使用面狭窄、产出批量小等等一系列的问题,而且国产伺服的可靠性能以及技术水平更是不能满足工业上的要求。中国加入世贸以来,中国慢慢发展变成了世界性的国际工厂,国内的手工业、制造业得到了飞速的发展,因而交流伺服便有了广阔的市场空间。中国的一些厂家也陆续研发出交流伺服装置。这其中有:华中数控、杭州中达。桂林星辰等等企业。国内的企业也如雨后春笋一样冒了出来。
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