【摘 要】
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超高速永磁同步电机因其速度快、效率高而广泛应用于工业制造、航空航天、能源、船舶、医疗和国防工业等领域。随着现代社会加工行业的不断发展,以及人们对生产效率要求和全
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超高速永磁同步电机因其速度快、效率高而广泛应用于工业制造、航空航天、能源、船舶、医疗和国防工业等领域。随着现代社会加工行业的不断发展,以及人们对生产效率要求和全自动化要求的提高,超高速电机需求也越来越多。因此,超高速永磁同步电机驱动控制系统的研究成为了国内研究的热点。本文以江苏省重点研发计划项目"超高速永磁同步电机驱动器控制器研制"为研究背景,针对实际的超高速永磁同步电机,设计并开发了超高速永磁同步电机驱动控制系统。首先,对实际的超高速永磁同步电机的控制需求进行了详细分析并给出了驱动控制系统的性能指标,在此基础上提出了基于DSP+FPGA主从控制模式的系统总体设计方案。为了更好地达到控制要求,选用了开关频率在50kHz以上的IGBT功率开关器件并完成了系统其他核心器件的详细分析与合理选型。其次,采用模块化设计思想完成了超高速永磁同步电机驱动控制系统硬件电路详细设计,具体包括:主控制系统硬件电路和驱动系统硬件电路。主控制系统硬件电路包括DSP模块、FPGA模块、AD采样模块、信号调理模块、电平转换模块、通信模块等;驱动系统硬件电路包括整流模块、逆变模块、霍尔检测模块、温度检测模块、电源管理模块和保护模块等,并完成了主控制系统和驱动系统的PCB设计与制作。然后,完成了超高速永磁同步电机驱动控制系统的软件设计。阐述了系统的总体设计,并采用模块化软件设计思想,设计了各个模块,包括转速估计模块、转速控制模块、PWM周期中断控制模块、SVPWM软件实现模块、AD采样控制模块、故障中断处理模块等。为了确保超高速永磁同步电机调速控制策略的可行性,在转速控制模块设计了基于SVPWM的无速度传感器直接转矩控制策略和弱磁控制策略,仿真实验验证了控制策略的可行性。最后,完成了超高速永磁同步电机驱动控制系统的软硬件模块化调试,实现对实际电机基于无速度传感器的调速控制,从而验证了驱动控制系统设计的有效性和合理性。
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