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永磁同步电机矢量控制策略研究与控制器实现

张少华  
【摘要】: 永磁同步电机是数控机床、机器人控制等的主要执行元件,随着稀土永磁材料、永磁电机设计制造技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和进步,永磁同步电机控制技术成为了交流电机控制技术的一个新的发展方向。基于它的优越性,永磁同步电机获得了广泛的研究和应用。 文中,作者首先分析了永磁同步电机(permanent magnetsynchronous motor,简称PMSM)的结构与特点,介绍了永磁同步电机的矢量控制策略,并最终选择了i_d=0的控制方法。分别建立了基于电流滞环跟踪控制和空间矢量PWM控制的电机矢量控制仿真模型。对基于不同逆变器控制方法的矢量控制系统进行了仿真研究,验证了SVPWM控制策略相对于电流滞环跟踪控制方法的优越性。设计了永磁同步电机的双环控制结构,建立了电机双闭环控制数学模型,电流控制环采用常规的PI控制,速度环采用模糊自整定PI控制策略。 硬件实现部分,作者设计了以智能功率模块(IPM)——三菱公司的PS21564为核心的功率驱动电路,并设计了相关的电容滤波、电流检测电路、速度/位置检测电路、故障检测保护电路。在DSP控制电路部分,选择了性能优越的TI公司的电机专用控制芯片TMS320LF2407A,设计了全数字化的电机驱动控制器。 软件部分,作者采用软件中断调用为控制功能的实现方式,主要程序在定时器下溢中断模块中实现,给出了系统主程序和电机矢量控制的主要功能程序流程图。为达到数值的统一,作者对软件中所采用的参数进行了定标与标幺化处理。 最后作者给出了电机转速测试结果,验证了软硬件设计的正确性与合理性。


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