永磁同步电机交流伺服系统是由永磁同步电机、现代电力电子技术和控制技术相结合而形成的新型交流伺服系统,因其良好的运行性能成为当代电气传动界研究的热点之一。同时,随着功率电子器件和微处理器的进步,伺服系统也逐步向全数字化方向发展,全数字化系统具有可靠性高、实现新控制策略容易、功能丰富等优点。
本论文以上海宝钢集团公司委托开发的“带钢表面检测离线试验台研制”项目为背景,在以全数字化电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407为控制核心的基础上,以永磁同步电机为研究对象,对其控制器进行了研究和开发。
论文首先介绍了伺服系统的发展历程、现状和趋势,分析了永磁同步电机的数学模型,研究了永磁同步电机的矢量控制方法和空间矢量脉宽调制原理,接着讨论了位置环、速度环和电流环的控制方法,针对项目要求设计了PI位置控制器、PI速度器和PI电流控制器,组建了全数字化永磁同步电机交流伺服控制系统,设计DSP控制器,开发了相应的软件,并对控制系统硬件和软件各部分的结构和功能作了详细的阐述。特别地,本文结合实际系统中使用的混合式光电编码器,介绍了两种转子初始位置角的检测方法,并详细分析了基于DSP的M/T测速算法的实现及不足,在此基础上提出了一种软件锁相环测速算法。最后,根据实际系统,本文对控制永磁同步电机做了相关实验,记录并分析了系统运行时的电机位置和电流波形。实验结果表明,基于DSP实现的全数字化交流伺服系统具有响应速度快、速度超调小、转矩脉动小、调速范围宽、易于升级、体积小等特点,具有良好的动静态特性以及较高的精度。
最终,该系统安装在“带钢表面检测离线试验台”上,在现场调试和运行获得成功。
