储纬器PMSM电机驱动器的设计

【摘要】储纬器是织机上的重要配套设备，直接影响织机的整体性能，在工艺上要求储纬器电机具有大范围调速、快速响应和定位停机等性能。目前国内的储纬器电机普遍采用的是交流异步电机，而永磁同步电机(PMSM)具有结构简单，体积小，重量轻，损耗小，效率高等一系列优点，非常适合作为储纬器的驱动电机。矢量控制能够实现PMSM的高性能运动控制。本文针对储纬器生产企业的需求，利用储纬器上用于绕纱圈数和定位停机检测的锁存型霍尔传感器，设计了一款基于单霍尔传感器的PMSM矢量控制驱动器，实现了储纬器的工艺要求。论文首先讨论了PMSM的结构和工作原理，推导出PMSM矢量控制中三种坐标系间的变换关系，建立了两相同步旋转坐标系下PMSM的数学模型。在此基础上分析了PMSM的矢量控制原理，并确定了id＝0的矢量控制策略。然后深入分析了矢量控制中电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的原理，给出SVPWM控制算法的实现步骤和方法。利用MATLAB软件绘制了SVPWM技术下逆变器输出相电压和线电压、负载相电压以及负载中心点电压的理论波形图，形象地说明了SVPWM技术的本质。在理论分析的基础上采用Microchip公司的dsPIC30F4011数字信号控制器(DSC)为核心控制器，进行了储纬器PMSM基于单霍尔传感器的矢量控制软硬件设计。搭建了系统的主要电路，包括主电路、驱动电路、控制电路、转子速度和位置检测电路、电流检测电路、保护电路和开关电源电路等。在系统的软件设计中，给出了软件系统主要部分的程序流程图，并重点分析了电机控制中的初始定位和起动、电机速度和位置计算、PI调节器设计、SVPWM模块软件实现等关键问题。最后对设计的储纬器电机控制系统进行了全面的运行调试，测量了电机控制系统的输出波形和调速曲线。实验结果表明了设计的电机控制系统有良好的速度响应，能有效满足储纬器电机的控制需求，达到了预期的效果。
【作者】黄健；
【导师】王富东；
【作者基本信息】苏州大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】储纬器；永磁同步电机；矢量控制；SVPWM技术；dsPIC30F4011；

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