摘 要

在现今社会，各行各业都离不开电机。随着现代社会稀土永磁材料的开发，永磁同步电机的应用及控制策略逐渐浮出水面，永磁同步电机得到了迅速的发展。由此永磁同步电机的控制理论逐渐成为的现在电机控制研究的方向。本次毕业设计是针对对于永磁同步电机的SVPWM的控制策略的研究。通过本次设计来培养动手能力、分析和解决问题能力。了解相关知识的发展历程及未来趋势。

本次毕业设计采用TI公司的DSP实现SVPWM算法，产生SVPWM波形。并设计永磁同步电机的驱动电路、保护电路以及控制电路和相关的隔离电路等。结合软件算法，实现对永磁同步电机的控制。

本次设计中需要用到坐标变化，包括有Park变换和Clark变换，以及对应的逆变换。软件算法主要使用的是SVPWM算法以及调节用的PID算法。最后通过Matlab仿真获得了所需要的波形。

关键词：SVPWM;永磁同步电机;DSP

Abstract

In today's society, all walks of life are inseparable from the motor. With the development of rare earth permanent magnet materials in modern society, the application of permanent magnet synchronous motor and control strategy gradually surfaced, permanent magnet synchronous motor has been rapid development. Thus the theory of permanent magnet synchronous motor control has gradually become the direction of the current motor control research. This graduation design is for the permanent magnet synchronous motor SVPWM control strategy research. Through this design to develop hands-on ability to analyze and solve problems. To understand the development of relevant knowledge and future trends.
The graduation design using TI's DSP to achieve SVPWM algorithm, resulting in SVPWM waveform. And design of permanent magnet synchronous motor drive circuit, protection circuit and control circuit and related isolation circuit. Combined with software algorithms to achieve the control of permanent magnet synchronous motor.
Coordinate changes are required in this design, including Park transform and Clark transformations, and corresponding inverse transforms. The software algorithm mainly uses the SVPWM algorithm and the PID algorithm for the adjustment. Finally, the required waveform is obtained by Matlab simulation.

Key Words: Space Vector Pulse Width Modulation;Permanent magnet synchronous motor;DSP

目 录

第1章 绪论1

1.1 设计目的及意义1

1.2 国内外研究现状1

1.2.1 国外研究现状1

1.2.2 国内研究现状2

1.3 论文结构2

第2章 设计原理及方案3

2.1 永磁同步电机的结构及数学模型3

2.1.1 永磁同步电机的结构3

2.1.2 永磁同步电机的数学模型4

2.2 基本内容和技术方案4

2.2.1 基本内容4

2.2.2 技术方案4

2.3 SVPWM控制原理6

2.4 SVPWM控制算法9

2.4.1 所处扇区的判断9

2.4.2 基本电压矢量作用时间10

2.5 本章小结 12

第3章 永磁同步电机控制系统的硬件设计13

3.1 三相逆变电路设计13

3.2 信号检测电路路设计15

3.2.1 位置检测电路15

3.2.2 速度检测电路15

3.2.3 电流检测电路16

3.2.4 电压检测电路16

3.3 控制电路设计17

3.4 电源电路设计17

3.5 本章小结19

第4章 永磁同步电机控制系统的软件设计20

4.1 DSP的事件管理器功能20

4.2 利用DSP产生三路对称PWM波20

4.3 SVPWM波的实现21

4.4 电流、位置、速度检测23

4.5 本章小结24

第5章 永磁同步电机控制系统的仿真25

5.1 计算扇区值仿真25

5.2 计算作用时间仿真27

5.3 输出波形仿真29

5.4 本章小结30

第6章 总结31

参考文献32

致谢33

附录A34

附录B35

附录C36

附录D37

1. 绪论

在现代的各个领域，电机使用广泛。永磁同步电机是未来电机的发展趋势，此次毕业设计就是基于永磁同步电机的控制策略。控制方法为空间矢量脉宽调节技术，通过DSP实现此算法，设计所需的各个电路并驱动永磁同步电机。

1.1 设计目的及意义

电动机按照结构和工作原理分，可分为直流电动机、同步电动机和异步电动机。在工业控制领域，主要以异步电机和同步电机为主。而同步电机与异步电机相比，有着相当大的优势。相比于异步电机，同步电机效率高、功率因数高、结构简单、可靠性高、体积小，功率密度大、启动力矩大、噪音小、温升低。

随着汽车行业的飞速发展，人们开始着眼于新能源，为解决汽车燃油问题，现已经开始推广电动汽车。而永磁同步电机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，毫无疑问会成为汽车厂商的首选。在电梯领域，永磁同步电机则是以其较小的谐波噪声的优点，让电梯厂商对其青睐。在医疗器械领域，永磁同步电机可代替传统高速旋转的整流子电机，可拥有更长的寿命，且噪声小、维护方便。在船舶领域，永磁同步电机的体积小、重量轻、效率高、噪声低、易于实现集中遥控、可靠性高、可维护性高等优点，十分适用于船舶领域。