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    基于DSP的PMSM矢量控制系統的設計與研究


    發布時間:2017-05-02
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    摘要:為實現對永磁同步電機(PMSM)的最優控制,設計了一種以數字信號處理器(DSP)為核心的控制器,深入分析了控制器中對電機運行精度影響較大的幾個模塊,并進行了優化。采用空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術完成了系統的硬件和軟件調試,實驗結果驗證了所設計控制器的可行性,并能滿足PMSM的高性能控制要求。

    關鍵詞:永磁同步電機;矢量控制;空間矢量脈寬調制

    1 引言

    PMSM具有轉動慣量小、功率密度高、響應速度快等優點,在高性能的電機控制領域中得到了廣泛應用。隨著半導體技術的發展,電機控制的數字化已成為主流趨勢,而高性能的電機控制算法都是通過主芯片實現的。目前,在電機控制領域中,最具代表性的DSP是TMS320F2000系列,其中TMS320F12812是該系列中的一款主流32位定點DSP,與TMS320F2407相比,它具有更豐富的硬件資源和更快的計算速度,可用于實現高性能電機控制系統。在此采用TMS320F2812設計了一種PMSM控制器,利用C語言編程進行軟件設計,實現了系統速度、電流雙閉環控制。

    2 永磁同步電機矢量控制系統

    矢量控制的基本思想是通過坐標變換,將電機定子電流分解成產生磁通的直軸分量和產生轉矩的交軸分量,并使兩分量相互垂直,彼此進行獨立調節與控制。id=0控制法是目前交流電機控制中應用最廣的矢量控制法。由于定子電流中只有交軸分量,沒有直軸去磁分量,因而不會產生去磁效應,且電機定子磁鏈空間矢量和永磁體磁鏈空間矢量正交,從電機端口看,此時的交流PMSM相當于一臺他勵直流電機。該系統在矢量控制的基礎上采用SVPWM技術來控制逆變器的輸出電壓,電機所有電流均用來產生電磁力矩,電機控制效率高,轉矩特性好,可獲得很寬的調速范圍,PMSM矢量控制系統基本框圖如圖1所示。

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    3 系統硬件設計與分析

    PMSM調速系統硬件電路如圖2所示。主要包括主電路、控制電路、功率驅動電路、檢測及保護電路等。主電路包括整流電路和逆變電路,其中整流部分由4個二極管構成整流橋實現;逆變電路是由6個IGBT元件構成的開關電路,可輸出相位差120°的三相對稱電壓。

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