基于DSP的永磁同步电机伺服系统的研究

【摘要】：由稀土永磁体钕铁硼(NdFeB)构成转子的永磁同步电机(PMSM)是 20世纪 70 年代初期出现的一种新型同步电机。由于钕铁硼的高磁能积和高矫顽力,使得永磁同步电机具有了结构简单、体积小、重量轻、效率高和特性好等一系列的优点,成为新一代航空、航天以及民用电机的重要发展方向。 本文首先对基于数字信号处理器(DSP)的永磁同步电机伺服系统的发展概况进行了介绍,然后对永磁同步电机的数学模型、工作原理以及矢量控制思想在永磁同步电机上的应用进行了说明,再对整个位置伺服系统的电流、速度和位置三个闭环的频率特性和稳定性进行了详细分析,以便为下一步的MATLAB 仿真和实验调试打下了基础。接下来利用 MATLAB/SIMULINK 建立了整个位置伺服系统的模型,并对调速系统和位置伺服系统分别进行了仿真,得到了相应的仿真波形,从而验证了整个系统设计的正确性。同时,针对如何实现永磁同步电机最大转矩起动的问题进行了深入的理论分析和仿真,并给出了实验波形。 在理论和仿真分析的基础上本文对全数字和数模混合(电流环用模拟电路实现)两种伺服系统的硬件、软件设计和实现进行了重点的阐述,并在最后分别给出了两个系统的实验波形,从实验波形上可以看出无论是全数字还是数模混合伺服系统,它们都有良好的动静态性能,较大的低速转矩和较宽的调速范围,这一方面验证了前面的理论和仿真分析,另外也为该系统的深入研究和开发奠定了坚实的基础。