基于交流永磁同步电机的全数字伺服控制系统

电源技术论文基于交流永磁同步电机的全数字伺服控制系统摘要:根据永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理,通过仿真和实验研究,开发出一套基于DSP控制的伺服系统,并给出了相应的实验结果验证该系统的可行性。关键词:永磁同步电机;矢量控制;数字信号处理器引言目前,交流伺服系统广泛应用于数控机床,机器人等领域,在这些要求高精度,高动态性能以及小体积的场合,应用交流永磁同步电机(PMSM)的伺服系统具有明显优势。PMSM本身不需要励磁电流,在逆变器供电的情况下,不需要阻尼绕组,效率和功率因数都比较高,而且体积较同容量的异步电机小。近几年来,随着微电子和电力电子技术的飞速发展,越来越多的交流伺服系统采用了数字信号处理器(DSP)和智能功率模块(IPM),从而实现了从模拟控制到数字控制的转变。促使交流伺服系统向数字化、智能化、网络化方向发展。本文介绍了一种永磁同步电机的伺服系统设计方法,它采用F240DSP作为控制芯片,同时采用定子磁场定向原理(FOC)进行控制。实验结果证明,该系统设计合理,性能可靠,并已成功地应用于实际的伺服控制系统中。图1系统控制框图1PMSM数学模型永磁电机可分为两种:一种输入电流为方波,也称为无刷直流电机(BLDCM);另一种输入电流为正弦波,也称为永磁同步电机(PMSM)。本文针对后者的系统设计。为建立永磁同步电动机的转子轴(dq轴)数学模型,作如下假定:1)忽略电机铁心的饱和;2)不计电机的涡流和磁滞损耗;3)转子没有阻尼绕组。在上述假定下,以转子参考坐标(轴)表示的电机电压方程如下:定子电压方程ud=Rsid+pψd-ωeψq(1)uq=Rsiq+pψq+ωeψd(2)定子磁链方程ψd=Ldid+ψf