基于DSP的永磁同步电动机变频调速系统的研究与设计

近年来,随着随着永磁材料性能价格比的不断提高,以及电力电子技术、微处理器技术、控制理论等相关技术的快速发展,永磁同步电动机在中、低容量的运动控制系统中得到了广泛的应用。但由于永磁同步电动机驱动系统容易受电机参数变化、负载突变等不确定因素的影响,要想获得高性能的永磁同步电动机调速系统,必须将先进的控制理论与高速微处理器相结合,来克服这些不确定因素的影响,使系统具有较高的精度、较强的抗干扰性能。本文采用TMS320F2812DSP为主控制器,并将模糊神经网络控制应用于永磁同步电动机调速系统中,利用模糊神经网络控制不依赖于精确的数学模型、鲁棒性强等优点来克服基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机参数的非线性、强耦合的影响,并利用免疫遗传算法(IGA)对模糊神经网络控制器中的参数进行优化,可以使系统具有较高的控制精度。基于以上思想,本文主要完成以下几个方面的工作： 首先介绍了永磁同步电动机的结构和特点,通过坐标变换理论,建立了永磁同步电动机在三相静止ABC坐标系和dq坐标系下的数学模型,研究了永磁同步电动机的矢量控制原理和id=0的控制策略。此外还对永磁同步电动机的SVPWM的基本原理及其具体实现进行了研究。 其次提出了一种基于免疫遗传算法(IGA)的模糊神经网络控制器的设计方法,并应用于永磁同步电动机双闭环矢量控制系统中的转速控制器中,使永磁同步电动机实现精确的速度控制。并将其与传统PID控制器进行仿真比较,仿真结果表明采用该方法的控制系统具有良好的控制性能和控制效果。 最后完成了基于TMS320F2812DSP的永磁同步电动机交流调速系统的硬件和软件设计,并利用MATLAB仿真软件对永磁同步电动机变频调速系统进行了仿真,其中详细介绍了各个仿真模块的构建,通过仿真结果初步验证了该调速系统具有动态响应快、抗干扰能力强、控制精度高等优点。