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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳鴻賀
研究生(外文):Hung-He Chen
論文名稱:以數位信號處理器為基礎之永磁式同步電動機伺服驅動系統之研製
論文名稱(外文):Development of DSP-Based Servo Drive for Permanent-Magnet Synchronous Motors
指導教授:葉勝年葉勝年引用關係
指導教授(外文):Sheng-Nian Yeh
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:永磁式同步電動機弱磁控制磁阻轉矩高速控制效率控制
外文關鍵詞:permanent magnet synchronous motorfield weakening controlreluctance torquewide speed controlhigh efficiency
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本文旨在研製具高效率及高速控制性能之凸極式永磁式電動機之伺服驅動系統。本文設計以數位信號處理器為核心,配合類比/數位電路,做為電流信號的回授,以及利用現場可程式編輯閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)設計編碼器之計數器,並以之作為脈波寬度調變控制用,以縮小電路體積。
由於凸極式永磁式同步電動機之交軸與直軸電感不等,具有磁阻效應之電磁轉矩,本文利用此磁阻轉矩並調節直軸電流,達到了效率控制之目的。除額定轉速之控制外,文中亦提出高速弱磁控制的方法,利用控制直軸電流,以減弱磁通,使得在固定的直流鏈電壓下,提高速度控制範圍。本文以1 kW之永磁式同步電動機作測試,在額定轉矩下,其運轉效率可藉由磁阻轉矩之控制,提昇至87%。此外,在無載之情況下,最大轉速可達4.67倍的基本轉速。

This thesis presents the analysis and implementation of a high efficiency, wide-speed control system for salient-pole permanent-magnet synchronous motors. A digital signal processor (DSP TMS320C32) is used to deal with the feedback of output current signal with analog-to-digital circuit, and to complete the whole digital control system to fully utilize the saliency of permanent-magnet motor by means of the counter which is encoded by field programmable gate array. It is also used in the pulse-width-modulated controller and thus simplifies the control circuit.
The saliency of permanent-magnet motor yields larger quadrature-axis inductance than that of the direct-axis. This results in reluctance torque accordingly. By appropriately adjusting the direct-axis current, the reluctance torque can be controlled to achieve efficiency operation. In addition, field-weakening is also exercised to extend speed control range with constant DC-link voltage. Experimental evaluation for a 1 kW drive system has been conducted. The result indicates that the efficiency can be raised to as high as 87% under rated torque, while the operating speed can be extended to 4.67 times the rated speed at no-load.

中文摘要i
英文摘要ii
誌 謝iii
目 錄iv
符號索引vi
圖表索引viii
第一章緒論1
1.1研究動機1
1.2系統架構2
1.3本文大綱3
第二章 永磁式同步電動機數學模式及參數量測4
2.1 前言4
2.2轉子座標軸轉換之電壓及電磁轉矩方程式4
2.3 永磁式同步電動機參數之量測6
2.3.1 轉子等效至定子側磁通鏈 之量測7
2.3.2 等效定子電阻 之量測8
2.3.3 交-直軸等效電感 及 之量測8
2.4 結語9
第三章 變流器之控制及實作11
3.1 前言11
3.2 變流器之數學模式11
3.3 變流器控制策略及製作14
3.3.1 變流器控制策略14
3.3.2變流器脈波寬度調變控制之實體製作15
3.4 結語15
第四章 永磁式同步電動機之高效率及高速控制策略18
4.1 前言18
4.2 轉子旋轉座標之電流控制器設計18
4.3 轉速控制系統22
4.4高效率控制23
4.5高速弱磁控制24
4.6 結語27
第五章 實體製作及實測結果38
5.1 前言28
5.2 實體製作28
5.2.1 數位信號處理器系統設計28
5.2.2 電流回授電路31
5.3 軟體規劃32
5.4 實測結果36
5.5 結語49
第六章 結論與建議50
6.1 結論50
6.2 建議50
參考文獻52
附錄A. 永磁式同步電動機之額定及量測之參數54
作者簡介55

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司,中華民國八十八年。
[23]唐佩忠,”VHDL與數位邏輯設計”,高立圖書有限公司,(1999)。
[24]林傳生,”使用VHDL電路設計語言之數位電路設計”,儒林圖書有限
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[25]何世賓,”凸極式永磁式同步電動機之高效率及高速控制系統研
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[26]曾宏舜,”高功因三相開關型整流器之研製”,國立台灣科大學電機
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[27]何貫睿,”新式數位信號處理系統之研發與製作”, 國立台灣科大
學電機研究所碩士論文,民國八十八年。

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