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永磁电动机伺服系统硬件设计与优化

俞彦军  
【摘要】:交流伺服技术是工业自动化的重要基础,它是电机、检测、电力电子、微处理器和控制理论相结合的产物。永磁同步电机具有体积小、损耗低、效率高等优点,随着高性能DSP和先进控制策略的发展,永磁同步电机能够获得良好的控制特性。因此,永磁同步电机在交流伺服系统中得到广泛应用。 本文以高性能信号处理器TMS320F2812 DSP为核心,设计一套5kW永磁同步电机交流伺服系统,并分析了硬件设计中的关键环节。 首先,结合大量的参考文献,分析了交流伺服系统的发展趋势以及控制策略,说明了开发永磁同步电机交流伺服系统的意义。 其次,基于模块化设计原则,深入研究DSP的结构与特点,提出基于DSP的交流伺服系统设计方案,包括主电路、控制电路、电流采样电路、编码器调理电路以及保护电路等,设计一套数字化的交流伺服系统;详细分析了控制电路电磁干扰(EMI)问题并给出相应的解决方案。针对影响电流环带宽问题进行深入分析,提出双次电流采样与PWM占空比更新策略,软件实现了该方法。 最后,对设计的硬件系统进行了试验,验证该硬件系统设计的合理性。通过实验结果分析,进一步验证了电流环优化的一些理论结果。提出了系统存在的问题并给出了今后改进的建议。


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