基于ARM Cortex-M4的PMSM驅(qū)動器研制.pdf

1、海洋資源開發(fā)是緩解人類資源緊缺問題的有效途徑，而海洋探測是一切開發(fā)活動的前提。在海洋科考活動中，各種深海探測設(shè)備不可或缺，作為多數(shù)設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部分—電機控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和實用性一直是人們不斷努力的目標。本文針對深海電視抓斗的動力部分進行了改進，主要內(nèi)容是將無刷直流電機（Brushless Direct Current Motor，BLDCM）替換為永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor,P

2、MSM），利用ARM Cortex-M4微處理器的優(yōu)越性能和先進的矢量控制策略設(shè)計了一個電機驅(qū)動器，大大減小了電機對能源與圖像信息混合模塊的電流紋波影響，同時解決了電視抓斗工作時的機械抖動問題。具體研究工作如下：
　　(1)分析了永磁同步電機在深海電視抓斗中的應用背景及其驅(qū)動控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合課題需求與電機行業(yè)發(fā)展趨勢，確定相應的PMSM參數(shù)、控制硬件及其控制策略。
　　(2)分析了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)和空間矢量控

3、制原理，通過矢量坐標變換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系中建立了PMSM的數(shù)學模型，并且利用該模型，確定了合適的表面式PMSM的電流控制策略。
　　(3)提出了永磁同步電機基于電流反饋和無傳感器速度反饋的磁場定向控制（ Field Oriented Control，F(xiàn)OC）策略，并且介紹了PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計及其在閉環(huán)控制中的作用。分析了空間矢量脈寬調(diào)制（Space-Vector-Pulse-Width Modulation，SVPWM）技術(shù)的原

4、理、推導及實現(xiàn)過程。同時對無傳感器FOC控制系統(tǒng)進行了Simulink仿真，驗證了本文設(shè)計的可行性。
　　(4)結(jié)合ARM Cortex-M4核微處理器與智能功率模塊，設(shè)計了一個額定功率2.3KW的永磁同步電機驅(qū)動器,實現(xiàn)了電流讀取、隔離串口通信、功率驅(qū)動和電源轉(zhuǎn)換等電路功能。
　　(5)從用戶層、電機應用層和電機控制層三方面設(shè)計了軟件的主程序，對重要部分的軟件實現(xiàn)流程進行了詳細說明。同時用C＃編寫了一個上位機控制程序供電機