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研究生: 藍健倫
JIAN-LUN LAN
論文名稱: 以單一霍爾感測器實現永磁同步馬達向量控制
Vector Control of PMSM with Single Hall Sensor
指導教授: 施慶隆
Ching-Long Shih
口試委員: 李文猶
none
連國龍
Kuo-Lung Lian
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: 2011
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 永磁同步馬達向量控制磁場導向控制霍爾感測器
外文關鍵詞: PMSM, vector control, Field-Oriented Control, Hall sensor.
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  • 本論文提出以單一霍爾感測器作為估算轉子磁場位置之永磁同步馬達向量控制驅動系統。首先,針對六步方波與電壓空間向量脈寬調變之向量控制兩種不同驅動的方式,對馬達運作效率進行分析。再根據分析結果進一步比較使用單一與三個霍爾感測元件的效率響應。最後驗證本論文所提出的以單一霍爾感測器實現永磁同步馬達向量控制之可行及有效性。

    程式設計是選用Microchip公司所生產的數位信號控制器實現單一霍爾感測器實現永磁同步馬達向量控制技術所需之六步方波驅動、電壓空間向量脈寬調變驅動、霍爾感測器訊號偵測、轉子角速度與角位置估測、回授電流之向量控制與閉迴路速度控制器計算等。


    This thesis aims to design a microcontroller-based vector control PMSM driver with single Hall sensors as rotor flux position’s estimate. First, two PMSM control methods six- step trapezoidal control and vector control of SVPWM(Space Vector Pulse-width Modulation) are compared with each method’s performance in engry efficiency. Then the power efficiency between using only single Hall sensor and three Hall sensors are discussed. Finally, expersimental results are provided to show its successful operation and feasibility in vector control of PMSM with single Hall sensor.

    The control software is implemented with a Microchip’s microcontroller as the control kernel to realize of PMSM vector control with single Hall sensor. In additions, all reguired control modules, such as six-step trapezoidal control, SVPWM sinusoidal control, the detection of Hall sensor, estimate rotor flux speed and position, current feedback control and speed controller, are all included in the control software design

    摘要i Abstractii 致謝iii 目錄iv 圖索引vi 表索引viii 第一章緒論1 1.1研究動機與目的1 1.2論文內容架構2 第二章永磁同步馬達原理與控制架構3 2.1永磁同步馬達簡介3 2.1.1永磁無刷馬達之分類3 2.1.2直流與同步馬達之差異4 2.2永磁同步馬達數學模型4 2.3永磁同步馬達驅動原理11 2.3.1六步方波驅動11 2.3.1.1120°導通模式12 2.3.1.2180°導通模式15 2.3.2正弦脈寬調變(SPWM)驅動16 2.3.3電壓空間向量脈寬調變(SVPWM)驅動20 第三章永磁同步馬達之向量控制29 3.1向量控制簡介29 3.2參考座標定義30 3.3座標轉換31 3.3.1Clarke轉換與Inverse Clarke轉換36 3.3.2Park轉換與Inverse Park轉換38 3.4向量控制架構39 3.5PI控制器41 第四章硬體電路介紹與程式設計規劃43 4.1系統架構43 4.2永磁同步馬達硬體介紹44 4.3數位訊號控制器與硬體電路45 4.3.1數位訊號控制器架構45 4.3.2三相變頻器與驅動電路47 4.3.3電流回授電路48 4.4程式設計規劃49 4.4.1偵測轉子位置與轉速50 4.4.2中斷服務程式54 第五章實驗結果與分析57 5.1轉子位置及速度估測57 5.1.1使用三組霍爾感測元件之位置估測結果57 5.1.2使用單一霍爾感測元件之位置估測結果58 5.2永磁同步馬達之向量控制實驗結果60 5.3永磁同步馬達之控制方法比較結果65 第六章結論與建議68 6.1結論68 6.2建議68 參考文獻70

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