基于DSP的永磁同步电动机变频调速控制系统设计.pdfVIP

学兔兔 第5期(总第174期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．5 2012年 lO月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT()MATI()N Oct． 文章编号：1672—64l3(2O12)O5—0138—02 基于DSP的永磁同步电动机变频调速控制系统设计 孙 鹏，牛昱光 (太原理工大学信息_T-程学院，山西 太原 030024) 摘要：在分析了永磁同步电机工作原理的基础上．设计了以数字信号处理器TMS320F28335为控制核心的 变频调速系统的硬件和软件。实验结果表明：该控制系统具有较好的动态性能和控制精度。 关键词：永磁同步电机；DSP 变频调速 中图分类号：TM341：TP273 文献标识码：A 0 引言 磁钢一起同步运行。为了获得最大转矩，输入到三相 可调速的永磁同步电动机(PMSM)由于具有效率 绕组的正弦波电压，须使得定子磁通和转子磁通的夹 高、功率因数高、调速性能良好、体积小、结构简单以及 角接近90 oL 。 伺服驱动性能良好等一系列优点，近年来在变频调速 2 变频调速控制系统的总体设计 系统中得到了广泛的应用。 永磁同步电机控制系统的硬件部分以功率模块 在交流电动机变频调速中，矢量控制技术已经被 IGBT为强电主体，以DSP控制电路为弱电主体，主要 普遍使用，而当前最流行的是空间电压矢量脉宽调制 由电源电路、功率模块主电路、控制电路、信号检测电 (SVPWM)技术。SVPWM是将逆变器和永磁同步电 路、人机界面、串行通讯电路及PWM驱动保护电路等 动机看作一个整体，通过控制电动机，获得一个幅值恒 组成，其硬件结构简图如图l所示。 定的圆形旋转磁场。其优点是能够明显地减少逆变器 输出电压的谐波成份和电动机的谐波耗损，从而降低 转矩的脉动，而且逆变器输出线电压中基波最大幅值 为直流侧电压，这比SPWM技术控制的逆变器输出电 压高出l5 [1]。为提高SVPWM的控制精度，目前广 泛采用数字信号处理器技术来实现。本文结合TI公司 的DSP芯片TMS320F28335的特点，应用其浮点运算 构架，给出了SVPWM的数字化解决方案。实验表明， 该系统反应快，精度高，可以满足工业应用的需求。 1 永磁同步电动机的工作原理 由于永磁同步电动机的结构特点，它不能够直接 图 l 系统硬件结构简图 启动。本文选用交一直一交电压源型逆变器的结构方 整流器将三相交流电压转换为直流电压，中间电 式进行变频调速。当永磁同步电动机通人由三相逆变 路的电容器组稳定直流电压，逆变器将直流电压转换 器经SVPWM获得的正弦交流电源后，电机的定子绕 为交流电机使用的交流电压。采用TMS320F28335 组会产生一个旋转磁场，它与转子永磁体磁钢所产生 浮点数字信号处理器为主控芯片，完成电流环、速度环 的磁场互相作用，产生一个与定子绕组旋转磁场方向 的算法实现及其控制。 一 致的转矩。当电磁转矩克服了转子本身的惯量和由 TMS320F28335型数字信号处理器是TI公司的 永磁体磁钢所产生的阻尼转矩时，电机就开始转动起 一 款TMS320C28X系列浮点DSP控制器。与以往的 来，并且不断加速，