永磁同步馬達驅動電路設計與向量控制之研究 陳暉儒、陳盛基
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摘 要
本文主要利用電壓空間向量調變之方法，控制具有三個霍爾感測器的永磁同步馬達，實現馬達正弦波電流驅動調速控制，
並且使用Microchip公司所生產的16位元數位訊號處理器dsPIC30F2010晶片為控制核心，研製三相永磁同步馬達之驅動系統
。 首先擷取霍爾感測器訊號得知轉子位置與轉速訊息，藉由數位訊號處理器進行參考電壓向量幅值、週期、相位等參數的 計算，利用空間向量脈衝寬度調變(SVPWM)技術，產生6個獨立PWM訊號送至變頻器驅動永磁直流無刷馬達。實驗結果說 明所用的控制方法的可行性，並可產生適當的驅動電流驅動馬達運轉，達到調速的目的。
關鍵詞 : 永磁同步馬達、數位訊號處理器、空間向量脈衝寬度調變、正弦波控制 目錄
封面內頁 簽名頁 中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iii 英文摘要．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．iv 誌謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．v 目錄．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．vi 圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ix 表目錄．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xii 符號說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xiii 第一章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 研究動機與目的．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第二章 永磁同步馬達結構與數學模型推導．．．．．．．．．6 2.1 永磁同步馬達種類介紹．．．．．．．．．．．．7 2.2 永磁同步馬達轉子位置檢測．．．．．．．．．．8 2.2.1 霍爾感測元件．．．．．．．．．．．．．8 2.2.2 光編碼器
．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3 永磁同步馬達等效模型推導．．．．．．．．．．11 2.4 座標軸轉換．．．．．
．．．．．．．．．．．．17 第三章 永磁同步馬達驅動原理．．．．．．．．．．．．．．22 3.1 變頻器．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．22 3.2 方波電流驅動．．．．．．．．．．．．．．．．23 3.2.1 導通模式．．．．．．．．
．．．．．． 24 3.2.2 導通模式．．．．．．．．．．．．．． 26 3.3 弦波電流驅動．．．．．．．．．．．．．．．
．28 3.3.1 弦波脈波寬度調變原理．．．．．．．．．29 3.3.2 空間向量脈波寬度調變原理．．．．．．．36 第四章 永磁 同步馬達正弦驅動實現．．．．．．．．．．．．40 4.1 磁鏈軌跡控制．．．．．．．．．．．．．．．．40 4.1.1 六邊形 磁鏈軌跡控制．．．．．．．．．．42 4.1.2 圓形磁鏈軌跡控制．．．．．．．．．．．43 4.2 數位訊號處理器．．．．．
．．．．．．．．．．47 4.3 調速系統控制架構．．．．．．．．．．．．．．49 4.4 主程式架構．．．．．．．．．．
．．．．．．．50 第五章 正弦驅動程式設計．．．．．．．．．．．．．．．．56 5.1 中斷服務．．．．．．．．．．
．．．．．．．．56 5.2 速度迴路控制．．．．．．．．．．．．．．．．60 5.2.1 PID實現．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．． 61 5.2.2 轉速估測．．．．．．．．．．．．．．．．．64 5.3 SVPWM實現．．．．．．．．．．．．
．．．．． 65 5.4 相位控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．69 第六章 驅動電路實現與實驗結果．．．．．．．
．．．．．．72 6.1 驅動電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．73 6.2 霍爾感測訊號．．．．．．．．．．．．．
．．．76 6.3 閉迴路控制結果．．．．．．．．．．．．．．．77 6.4 SVPWM輸出波形結果．．．．．．．．．．．．．
80 6.5 實驗結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．81 6.6 相位超前實驗．．．．．．．．．．．．．．．．84 第七 章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．88 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．89 參考文獻
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