超高速永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)

　　超高速永磁同步電機因其速度快、效率高而廣泛應用于工業(yè)制造、航空航天、能源、船舶、醫(yī)療和國防工業(yè)等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代社會加工行業(yè)的不斷發(fā)展，以及人們對生產(chǎn)效率要求和全自動化要求的提高，超高速電機需求也越來越多。因此，超高速永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究成為了國內(nèi)研究的熱點。

　　本文以江蘇省重點研發(fā)計劃項目“超高速永磁同步電機驅(qū)動器控制器研制”為研究背景，針對實際的超高速永磁同步電機，設(shè)計并開發(fā)了超高速永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)。

　　首先，對實際的超高速永磁同步電機的控制需求進行了詳細分析并給出了驅(qū)動控制系統(tǒng)的性能指標，在此基礎(chǔ)上提出了基于DSP+FPGA主從控制模式的系統(tǒng)總體設(shè)計方案。為了更好地達到控制要求，選用了開關(guān)頻率在50kHz以上的IGBT功率開關(guān)器件并完成了系統(tǒng)其他核心器件的詳細分析與合理選型。

　　其次，采用模塊化設(shè)計思想完成了超高速永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件電路詳細設(shè)計，具體包括：主控制系統(tǒng)硬件電路和驅(qū)動系統(tǒng)硬件電路。主控制系統(tǒng)硬件電路包括DSP模塊、FPGA模塊、AD采樣模塊、信號調(diào)理模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊等；驅(qū)動系統(tǒng)硬件電路包括整流模塊、逆變模塊、霍爾檢測模塊、溫度檢測模塊、電源管理模塊和保護模塊等，并完成了主控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)的PCB設(shè)計與制作。

　　然后，完成了超高速永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計，并采用模塊化軟件設(shè)計思想，設(shè)計了各個模塊，包括轉(zhuǎn)速估計模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊、PWM周期中斷控制模塊、SVPWM軟件實現(xiàn)模塊、AD采樣控制模塊、故障中斷處理模塊等。為了確保超高速永磁同步電機調(diào)速控制策略的可行性，在轉(zhuǎn)速控制模塊設(shè)計了基于SVPWM的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制策略和弱磁控制策略，仿真實驗驗證了控制策略的可行性。

　　最后，完成了超高速永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的軟硬件模塊化調(diào)試，實現(xiàn)對實際電機基于無速度傳感器的調(diào)速控制，從而驗證了驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計的有效性和合理性。
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