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研究生: 林信宏
Shin-Hung Lin
論文名稱: 電梯用永磁式同步電動機驅動器之研製
Development of Permanent-Magnet Synchronous Motor Drives for Elevators
指導教授: 黃仲欽
Jonq-Chin Hwang
口試委員: 葉勝年
Sheng-Nian Yeh
吳瑞南
Ruay-Nan Wu
王順源
Shun-Yuan Wang
陳慕平
Mu-Ping Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 隨機載波脈波寬度調變
外文關鍵詞: radom carrier PWM
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  • 本文旨在研製應用於電梯場合之三相永磁式同步電動機驅動器。採用永磁式同步電動機之轉子旋轉座標系統之交、直軸模式及轉子磁場導向,以完成轉速及電流閉迴路控制。在三相變頻器脈波寬度調變方面,使用電壓空間向量脈波寬度調變並配合隨機載波頻率,不僅可提高直流鏈電壓使用率及降低電動機之諧波含量,亦可減少變頻器固定切換頻率的噪音。為提高乘坐電梯舒適性,本文採用混合型轉速命令平滑曲線規則,在個人電腦上使用套裝數學軟體MathCadR13,易於實現平滑曲線函數。另者,本文亦結合個人電腦之人機介面,藉由串列通信RS-232與永磁式同步電動機驅動器作雙向通信,可控制及監視驅動器運轉狀態,符合實用性。
    本文採用數位信號處理器為核心,已完成三相永磁式同步電動機驅動器。其轉速及交、直軸電流閉迴路控制,隨機載波脈波寬度控制皆由軟體程式完成,可減少硬體電路且可塑性高。本文已完成2kW之驅動器雛型。在輸出功率為1500W與輸出轉矩9.5N-m條件下,並利用隨機載波頻率脈波調變技術改善原本固定載波頻率之電壓空間向量寬度調變技術倍頻諧波分量之大小,藉由實測結果驗證了本系統之可行性。


    This thesis is concerned with the implementation of three-phase permanent-magnet synchronous motor drivers for elevator applications. The quadrature and direct-axis models in rotor frame and rotor-flux orientation are developed to accomplish the speed and current closed-loop control. In the design of three-phase voltage space vector pulsed-width-modulation (VSVPWM) inverter, voltage space-vector PWM with random carrier frequency is adopted. This will not only improve the utility rate of the dc-link voltage and reduce the motor harmonics, but also decrease the fixed switching frequency noise of the inverter. In order to raise the comfort performance of elevator, the smooth curve rules of hybrid speed commands and the mathematical software package MathCadR13 are used. In addition, the operating status of the permanent-magnet synchronous motor driver can be controlled and monitored by means of the two-way communication RS-232 and user interface of personal computer.
    In this thesis, the digital signal processor TMS320LF2407A is used as the control core to reduce hardware components. A 2kW prototype of the permanent-magnet synchronous motor driver is built. Under the conditions of 1500W output power,9.5N-m torque and using VSVPWM with random carrier frequency,experiments are conducted to verify the system feasibility.

    中文摘要……………………………………………………….I 英文摘要……………………………………………………….II 誌 謝……………………………………………………….III 目 錄……………………………………………………….IV 圖表索引 …………………………………………….VI 符號索引……………………………………………………….IX 第一章緒論………………………………………………….1 1.1研究動機及目的…………………………………….1 1.2系統架構及本文特色……………………………….2 1.3本文大綱…………………………………………….3 第二章三相永磁式同步電動機數學模式及其驅動器……4 2.1前言………………………………………………….4 2.2三相永磁式同步電動機之數學模式……………….4 2.3三相永磁式同步電動機之轉速及電流閉迴路控制.8 2.4結語………………………………………………….10 第三章 三相變頻器及其隨機載波脈波寬度調變控制…….11 3.1前言.........................................11 3.2三相變頻器及模式............................11 3.3隨機載波頻率之電壓空間向量脈波寬度調變控制.14 3.4結語………………………………………………….19 第四章永磁式同步電動機驅動之轉速命令平滑曲線規劃.20 4.1前言………………………………………………….20 4.2轉速命令平滑曲線規則…………………………….20 4.2.1線性梯形轉速命令曲線之參數定義……………….20 4.2.2轉速命令之平滑曲線規劃……………………….....22 4.3轉速命令平滑曲線之實現技巧…………………….27 4.4結語………………………………………………….29 第五章實體製作及測試……………………………………30 5.1前言………………………………………………….30 5.2硬體電路製作……………………………………….30 5.3軟體規劃…………………………………………….35 5.3.1永磁式同步電動機轉速及電流閉迴路程式規劃….35 5.3.2隨機載波頻率脈波寬度調變之控制軟體規劃…….41 5.3.3轉速命令平滑曲線之軟體規劃……………………42 5.3.4人機介面即時監控功能之軟體規劃……………...44 5.4實測結果…………………………………………….49 5.5 結語………………………………………………….60 第六章結論與建議………………………………………….61 6.1結論………………………………………………….61 6.2建議………………………………………………….61 參考文獻………………………………………………………....62 附錄A永磁式同步電動機規格……………………………….....64 附錄B三相變頻器規格………………………………………….65 附錄C系統控制器參數值……………………………………….66 附錄D VisualC++隨機函數程式…………………………………67 附錄E系統轉速曲線程式………………………………………..68 作者簡介…………………………………………………………..70

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