基于DSP的永磁同步电动机伺服系统研究

由于永磁同步电动机具有体积小、功率密度高、效率和功率因数高等明显特点,得到从事电机及其驱动系统研究的相关人员的广泛重视,并在进二十年内得到了长足的发展。可以预见,随着永磁材料价格和电动机制造成本的降低,电力电子器件及高速微处理器的进入,控制系统理论的不断完善和提高,永磁同步电动机及其控制系统将会得到进一步的发展和应用,在某些场合将逐步取代现有的普通电励磁电机及其驱动系统。 本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上,详细讨论了磁场定向矢量控制理论,并且设计了一套基于DSP的全数字永磁同步电动机伺服控制系统。首先从永磁同步电动机的本身出发,讨论了其稳态运行原理,分析了永磁同步电动机的转矩特性、功率特性及效率。其次,深入研究了永磁同步电动机的矢量控制理论,建立了PMSM数学模型,并在此基础上讨论了PMSM的矢量控制方案,给出了系统控制框图。此外,本论文还对控制电压矢量调制(SVPWM)方法做了详细的理论阐述,并给出了软件实现方法。最后,介绍了控制系统软、硬件结构和主要功能模块的原理及其实现方法。硬件方面主要论述了控制电路各部分及外部辅助电路的设计和调试。在硬件的基础上,软件采用C语言编程,实现了位置、速度和电流三闭环矢量控制。