现代交流电机的控制原理及DSP实现

第1章电机控制的关键技术1

1.1IGBT综合应用1

1.1.1IGBT的特征及选型1

1.1.2驱动电路设计6

1.2逆变器及其PWM生成技术14

1.2.1三相电压源型逆变器14

1.2.2正弦波脉宽调制SPWM20

1.2.3空间矢量SVPWM24

1.2.4偏置型PWM38

1.2.53DSVPWM发波方法40

1.3位置传感器50

1.3.1光电编码盘51

1.3.2霍尔位置传感器52

1.3.3旋转变压器53

1.4CPU57

1.4.1微控制器57

1.4.2DSP系列处理器60

1.5数字PID控制63

第2章永磁同步电机的模型分析66

2.1坐标变换66

2.1.1矢量及空间66

2.1.2Clarke变换(ABCαβ)67

2.1.3Park变换(αβdq)69

2.2三相同步电机的模型分析70

2.2.1三相坐标系下的数学模型71

2.2.2静止坐标系下的数学模型72

2.2.3同步旋转坐标系下的数学模型73

2.3双Y移30°六相永磁同步电机的运动分析76

2.3.1坐标变换与运动方程77

2.3.2控制方式比较分析82

2.3.3三电平逆变拓扑在六相电机的应用示例93

2.3.4双Y移30°六相电机缺相运行的容错控制98

2.4双Y移60°六相永磁同步电机的运行分析117

2.4.1坐标变换与运动方程117

2.4.2滞环控制方式121

2.4.3双Y移60°六相电机缺相运行的容错控制123

2.5十二相同步电机的运行分析131

2.5.1十二相PMSM的运动方程131

2.5.2十二相电机的解耦变换134

2.5.3正常运行时的仿真示例138

2.5.4十二相电机缺相运行的容错控制140

第3章应用示例——永磁同步电机的矢量控制151

3.1矢量控制的基本思想151

3.1.1永磁同步电机的电流控制方法152

3.1.2电流控制方案的选择与确定155

3.1.3id=0控制方法的实现156

3.2系统硬件设计158

3.2.1控制电路设计159

3.2.2旋转变压器解码芯片电路设计159

3.2.3采样电路设计162

3.2.4驱动及保护电路设计163

3.3软件设计165

3.3.1主程序流程框图及DSP代码示例165

3.3.2中断程序流程框图及DSP代码示例167

3.3.3SVPWM控制算法流程图及DSP代码示例171

3.3.4电机测速子程序代码示例173

3.3.5永磁同步电机初始位置定位174

3.4仿真及实验结果分析175

3.4.1Simulink仿真模型175

3.4.2仿真验证及结果分析179

3.5无电流传感器控制181

3.5.1永磁同步电机的模型182

3.5.2基于虚拟电流环的SVPWM控制183

3.5.3实验验证185

第4章应用示例——三相四桥臂永磁同步电机控制系统186

4.1控制系统的原理分析186

4.1.1永磁同步电机单元186

4.1.2三相四桥臂逆变控制单元188

4.2系统硬件设计190

4.2.1三相四桥臂硬件拓扑结构190

4.2.2信号采集及驱动电路191

4.3系统软件设计193

4.3.1主程序示例193

4.3.2中断相关子程序代码示例194

4.4系统仿真研究199

4.4.1Simulink仿真模块示例199

4.4.2电机正常运行时的仿真结果204

4.4.3容错运行仿真结果206

第5章应用示例——*大转矩电流比控制及弱磁调速208

5.1*大转矩电流比控制(MTPA)的控制策略208

5.1.1MTPA的理论基础208

5.1.2控制系统的仿真分析210

5.2永磁电机的弱磁调速213

5.2.1弱磁控制概述213

5.2.2IPMSM弱磁控制215

5.2.3SPMSM弱磁控制218

5.3软件程序示例221

5.3.1基于SVPWM的MTPA算法分析221

5.3.2基于电压反馈法的弱磁升速算法分析222

第6章手把手教你制作电机控制器——前期准备225

6.1Altium Designer快速入门225

6.1.1Altium Designer常见功能说明225

6.1.2原理图的绘制示例229

6.1.3封装图的绘制233

6.1.4Mark点的绘制236

6.1.5应用实例——绘制驱动电路的PCB板238

6.2CCS快速入门247

6.2.1使用CCS6.0新建一个F28335的工程247

6.2.2如何使用CCS导入工程252

6.2.3程序的运行及CCS 的波形观测253

6.3常见无源器件的选择及应用258

6.3.1电阻258

6.3.2电容260

6.3.3电感262

6.3.4晶振262

6.4常见有源器件的选择及应用263

6.4.1半导体二极管263

6.4.2半导体三极管264

6.5IC器件的应用267

6.5.1IC器件的选择267

6.5.2IC器件的常见问题270

第7章手把手教你制作电机控制器——设计示例272

7.1开关量信号设计272

7.1.1LED电路设计272

7.1.2LED代码解析273

7.1.3按键及拨码开关电路设计275

7.1.4按键及拨码开关代码解析275

7.1.5开关量综合实验277

7.2系统显示设计280

7.2.1OLED显示原理280

7.2.2OLED底层驱动代码编写282

7.2.3字符取模软件的使用286

7.2.4使用OLED显示字符289

7.2.5使用OLED显示汉字295

7.2.6图片取模软件的使用296

7.2.7使用OLED显示图片297

7.2.8使用OLED显示数据298

7.3模拟量信号采集302

7.3.1电位器调压调频电路设计302

7.3.2直流电压采样及调理电路设计303

7.3.3交流电压采样及调理电路设计304

7.3.4交流电流采样及调理电路设计305

7.3.5模拟量信号采集软件代码解析305

7.4电机驱动系统设计309

7.4.1电机驱动系统硬件电路设计309

7.4.2直流电机调速设计312

7.4.3异步电机调速设计321

7.5通信系统设计329

7.5.1SCI通信及CAN通信硬件电路设计329

7.5.2SCI通信软件代码解析330

7.5.3电机控制器SCI通信协议335

7.5.4电机控制器SCI通信协议的代码实现338

7.5.5CAN通信软件代码解析342

附录346