臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本文提出一個改善目前車用電源穩壓系統，是由一個永磁同步式發電機，三相全橋式功率電晶體開關，引擎點火系統一個42V或(12V)18650鋰電池，以及一個轉子磁場為導向的，電壓迴路向量控制器(FOC)所構成。將控制變數由靜止座標轉換至同步旋轉座標，以同步旋轉座標設計PI控制器。該18650鋰電池(12V)經點火啟動引擎，由引擎帶動該永磁同步發電機，經由PWM控制三相全橋式功率電晶體開關後來充電該電池，以產生穩定的直流電壓源，供車上電器負載使用。
本論文利用永磁同步發電機增強型編碼器，先擷取永磁同步發電機馬達的機械角度，再取得其的電氣角度，並以其作為電壓控制命令信號的相角，並以TMS320F28335數位訊號處理器控制讀取電壓信號與轉子位置感測器編碼器ABZ，經過FOC數位控制，如此可以控制永磁同步發電機的輸出電壓。
控制器的設計將先以PSIM模擬軟體進行模擬分析，並用永磁同步式電動機7CB30-2DE7F，系統控制核心採用DSP TMS320F28335數位訊號處理器控制，以C程式語言撰寫，以永磁同步式發電機7CB30-2DE7F為實驗對象，驗證閉迴路數位系統之正確性，並用DC SERVO MOTOR CM-82137-600W 48V10A 3000RPM 來模擬現實環境的引擎，驗證此系統之可行性。

關 鍵 詞:永磁同步發電機、轉子磁場導向、向量控制器、PI控制器，三相全橋功率電晶體。

Abstract
This paper presents an improved power supply voltage regulator system for vehicles. The system includes a permanent magnet synchronous generator, a three-phase full-bridge power transistor switch (MOSFET), an engine ignition system with 42V or (12V) 18650 Lithium battery ,and a rotor magnetic field-oriented vector controller (FOC). The composition of the voltage loop controller. converting control variables from static coordinate to synchronous rotation coordinate. designed with of the PI Controller is in the synchronous rotation coordinate. The 18650 Lithium battery (12V) is start by an engine the permanent magnet synchronous generator driven by the engine, by way of PWM controls the three-phase full overseas power transistor switch(MOSFET) to charge the battery to generate stable DC voltage source for use on the vehicle's device load.

This paper uses a permanent magnet synchronous generator the Enhanced encoder first capture the mechanical angle of the permanent magnet synchronous generator motor, obtains the electrical angle of the motor, and takes it as the phase angle of the voltage control command signal, and the TMS320F28335 digital signal processor control read voltage signal and rotor position Sensor encoder ABZ , through FOC The digital control, so that the output voltage of the permanent magnet synchronous generator can be controlled.

The controller design is preceded by PSIM simulation software for simulation analysis, and permanent magnet synchronous motor 7CB30-2DE7F , System control core Adoption DSP TMS320F28335 Digital Signal processor control to C code Writing, Permanent magnet synchronous generator 7CB30-2DE7F for the Experimental product, verify the correctness of the closed loop digital system and use DC Servo MOTOR CM-82137-600W 48V10A 3000RPM to simulate the engine of the real environment and verify the feasibility of the system.



Keywords: Permanent magnet synchronous generator, Field-oriented control(FOC), Vector controller , PI Controller, three-phase Full-bridge power transistor switch.

摘要 i
Abstract ii
目 錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機與目的 2
1.3論文結構 4
第二章 永磁同步發電機的模型推導 5
2.1 系統架構 5
2.2 永磁同步發電機模型公式 6
第三章控制器設計與模擬 12
3.1 座標變換 12
3.1.1 D-Q同步旋轉座標 12
3.2 DQ數學模型 13
3.3向量控制器設計模擬 17
3.3.1開迴路電壓控制模擬 17
3.3.2閉迴路電壓控制模擬 18
第四章硬體電路結構 22
4.1整體硬體架構 22
4.2信濃永磁同步發電機7CB30-2DE7F介紹 23
4.2.1信濃永磁同步發電機7CB30-2DE7F規格 23
4.2.2 SBY-20-5ME-88-058-13增強型編碼器 25
4.3驅動電路 28
4.3.1整流器電路 28
4.3.2 光耦合隔離器驅動電路 30
4.3.3電壓感測電路 31
4.3.4死區延遲 32
第五章ezDSPTMS320F28335功能介紹及軟體架構 33
5.1 eZdsp TMS320F28335功能 33
5.2 增強型正交脈衝編碼器(eQEP)模組 34
5.3 增強型脈波寬度調變(ePWM)模組 35
5.4 類比/數位轉換(ADC)模組 37
5.5中斷取樣(Timer)時間設定及發電機轉速角度運算 38
5.5.1 計時器中斷時間計算設定 38
5.6 DSP28335程式流程圖 40
第六章實驗結果 42
第七章結論與未來展望 47
參考文獻 49
附件一：Closed loop FOC數位控制 52
作者簡介 76

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