垂直运动永磁直线同步电动机控制系统的软件设计

• 作 者: 杨杰
• 机 构: 太原理工大学
• 出 处: 太原理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 同步电动机 直线电机 电机控制 控制系统 软件设计

在90年代中期以后，由于科学技术的日新月异，尤其是计算机技术，微电子技术和现代控制理论的发展，带来了电机本体及其相关学科的迅猛发展，使得电机的数字化控制替代传统的模拟控制成为未来电机发展的必然趋势。直线同步电动机驱动的垂直提升系统是一种新型的无绳提升系统，它主要应用在高层建筑电梯和矿井提升系统两个方面。它区别于传统提升系统的显著优点使其日益受到人们的重视。永磁直线同步电机(PMLSM)是新型无绳提升系统的核心，它不仅具有永磁电机的高效、节能的特点，且兼有直线电机作直线运动和结构简单、控制方便、无污染、低噪声等显著优点。
本文主要从以下几个方面对垂直运动永磁直线同步电动机进行分析和研究:
(1)在统一电机转矩公式及矢量控制思路的基础上，建立了永磁直线同步电机的坐标系及空间矢量，确定了坐标变换的公式，从而推导出永磁直线同步电机的d-q轴数学模型和推力公式。
(2)介绍了PWM技术，对空间矢量脉宽(SVPWM)调制技术进行了分析与研究，详细论述了SVPWM调制算法，其中包括坐标变换、导通时间、扇区判断等算法。
(3)在基于DSP 2407A芯片为控制系统核心的试验平台上设计了软件的整体框架，包括初始化程序、主循环程序、起动校正子程序、中断服务子程序和串行通讯子程序5个部分。对以下几个模块进行详细阐述了:PI调节，A/D、D/A转换，矢量控制中用到的坐标变换，SVPWM生成模块和恒压频比控制模块等。另外做了一个通讯界面，实现了DSP和上位机的通讯。这些程序都已通过试验得到了验证。同时对软件的抗干扰进行了初步阐述。
(4)由于SVPWM是整个程序的核心，因此单独对SVPWM进行建模与仿真，并通过试验加以对比。利用SVPWM模型，对PMLSM进行了开环仿真。给出了垂直运动永磁直线同步电动机矢量控制系统仿真模型，建立了SVPWM控制策略下id=0垂直运动PMLSM速度、电流双闭环的矢量控制模型，并对其进行了仿真。最后基于实验室自制样机和控制器做了开环试验。试验结果表明，系统能够满足运行状态的要求，运行基本稳定。