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44 ·产品应用 · 纺织机械 2OO9年第 1期 永磁 同步伺服电动机 (PMSM)驱动器原理 周瑞华 (中达 电通股份有限公司 201209) 摘 要 永磁交流伺服系统以其卓越 的性能越来越广泛地应用到机器人、数控等领域，本文对其驱 动器的功能实现做 了简单的描述，其 中包括整流部分的整流过程、逆变部分的脉宽调制 (PWM)技 术的实现、控制单元相应的算法等三个部分。 关键词 DSP 整流 逆变 PwM 矢量控制 应的反馈检测器件组成，其结构组成如图 1所示。 1 引言 其 中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转 随着现代电动机技术、现代电力电子技术、微 电 矩和电流控制器等。交流永磁 同步驱动器集先进 的 子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术 控制技术和控制策略为一体，使其适用于高精度、高 等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有 性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、 着长足的发展。永磁交流伺服系统的性能 日渐提 柔性化，是传统的驱动系统所不可 比拟的。 高，价格趋于合理，使得永磁交流伺服系统取代直流 伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动 领域成了现代伺服驱动系统的一个发展趋势。永磁 圆圈圆 圈 交流伺服系统具有以下优点：电动机无 电刷和换 向 器，工作可靠，维护和保养简单；定子绕组散热快；惯 f堡t墨H箜上H薹H墨十鎏}÷茎{茎 H攀 量小，易提高系统的快速性；适应于高速大力矩工作 l l I ， f sl L— 一电流反馈 状态；相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于 L————j———————————————上————— 位置反馈 机床、印刷设备、装配机器人 、高速卷绕机、纺织机械 图1 交流永磁同步伺服驱动器结构 等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器 式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代 。 (DSP)作为控制核心，其优点是可 以实现 比较复杂 全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性 的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器 大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制 件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱 在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱 动电路，IPM 内部集成了驱动 电路，同时具有过 电 动器不仅结构简单 ，而且性能更加的可靠。现在，高 压、过电流、过热及欠压等故障检测保护电路，在主 性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其 回路 中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动 中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁 器的冲击。 同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功 成：驱动器硬件和控制算法 。控制算法是决定交流 率板和控制板两个模块 。如图2所示功率板 (驱动 伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺 板)是强电部，其 中包括两个单元，一是功率驱动单 服技术封锁的主要部分，也是技术垄断的核心。 元