同步电机控制系统功率变换器设计.doc

内 容 提 要 同步电动机因其转速不变，功率因数可调等优点，被广泛的用于大容量、恒定转速的负载。在实际运行中，由于电网波动、负载冲击等的影响，电动机会出现故障。轻则使生命受损，重则造成设备损坏和其他严重事故，引起极大的经济损失。因此，研究同步电机的控制系统对保证同步电动机安全、可靠、稳定运行有十分重要的工程实际意义。 本文的主要工作是同步电机控制系统的功率变换器设计。功率变换器电路主电路采用的是桥式电路，功率开关管选用的是MOSFET管，驱动芯片为IR2133。本文还设计了整流电路，光电耦合电路等。该系统结构简单，稳定性高。 关键词 同步电机；功率变换器；IR2133；空间矢量电压方法 The design of synchronous motors control system for power converter 100697231 Yan Tongbin Tutor：Cui Jianfeng Professor Abstract It at least damages life, and worst of all, equipments may be damaged. And then the equipments break down, which can cause great economic losses. Therefore, the research of synchronous electro motor’s control system is very important for protecting the safety and steady of synchronous electromotor. In this paper, the main work is to design the power inverter of synchronous electric motor. Bridge circuit is adopted in the main circuit of the power inverter while MOSFET tube is chosen in power switching tubes, IR2133 in drive chip. Rectification circuit，coupling circuit and so on are designed in this paper as well. The system has simple structure and high reliability. Key Words The synchronous electromotor; Power converter; IR2133; SVPWM 目 录 1.前言 3 1.1课题的研究背景及意义 3 1.2交流永磁伺服控制系统的国内外发展现状及发展趋势 2 1.3本文主要研究内容 4 2．同步电机 4 2.1同步电机的结构模型及其分类 4 2.2工作原理 5 2.3运行方式 6 2.4永磁式同步电机特点及其分类 6 3.整体方案设计 8 3.1功率变换器结构框图 8 3.2系统设计思路 9 3.3本设计的主要任务 9 4.同步电机功率变换器硬件电路设计 10 4.1整流电路 10 4.2逆变电路 12 4.3 MOSFET逆变电路驱动电路 14 4.4光电耦合隔离电路 19 5.控制器和程序设计 21 5.1控制器设计 21 5.2程序设计 21 总结 26 致 谢 28 参考文献 29 附录 系统整体电路图 30 同步电机控制系统功率变换器设计 100697231 闫同斌 指导教师：崔建峰 副教授 1.前言 1.1课题的研究背景及意义 随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术和控制理论的发展，交流伺服运动控制系统日益成熟，已逐渐成为工业伺服系统的主流。在交流伺服控制系统中，交流永磁同步电机以其高转矩／惯性比、高功率密度、高效率等优势已广泛应用于数控机床、工业机器人、超大规模集成电路制造、柔性制造系统、载人宇宙飞船、电动工具以及家用电器等高科技领域。对交流永磁同步电机及其伺服系统的研究和开发必然是伺服领域内的一个新的研究发展方向[1]。 1.2交流永磁伺服控制系统的国内外发展现状及发展趋势 电机控制系统按照驱动电机的类型主要分为直流传动系统和交流传动系统。在20世纪的大部分年代里，直流传动由于其优越的调速性能，广泛应用于高性能可调速传动，而交流电动机则主要应用于不变速传动领域，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统虽然早已有多种方案问世，并已获得一些实际应用的领域，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌，直到本世纪70年代初