圖3永磁同步電機(jī)實(shí)行磁場定向控制原理框圖
通過電流傳感器測量逆變器輸出的定子電流iA、iB，經(jīng)過DSP的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并利用ic= -(iA+ iB)計(jì)算出ic。通過Clarde變換將電流iA、iB、ic變換成旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的直流分量isq、isd，isq、isd作為電流環(huán)的負(fù)反饋量。
利用增量式編碼器測量電動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移θm ，并將其轉(zhuǎn)換成電角度θe和轉(zhuǎn)速n。電角度θe用于參與Park變換和逆變換的計(jì)算。轉(zhuǎn)速n作為速度環(huán)的負(fù)反饋量。
給定轉(zhuǎn)速nref與轉(zhuǎn)速反饋量n的偏差經(jīng)過速度PI調(diào)節(jié)器，其輸出作為用于轉(zhuǎn)矩控制的電流q軸參考分量isqref。isqref和isdref(等于零)與電流反饋量isq、isd的偏差經(jīng)過電流PI調(diào)節(jié)器，分別輸出dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的相電壓分量Vsqref和Vsdref。Vsqref和Vsdref再通過park逆變換轉(zhuǎn)換成αβ直角坐標(biāo)系的定子相電壓矢量的分量Vsαref和Vsβref。
當(dāng)定子相電壓矢量的分量Vsαref、Vsβref和其所在的扇區(qū)數(shù)已知時(shí)，就可以利用電壓空間矢量SVPWM技術(shù)，產(chǎn)生PMW控制信號(hào)來控制逆變器。
以上操作可以全部采用軟件來完成，從而實(shí)現(xiàn)三相永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的全數(shù)字實(shí)時(shí)控制。
2．驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)器是系統(tǒng)的功率變換部分，是驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分，該部份包括整流、逆變、前置驅(qū)動(dòng)、SVPWM驅(qū)動(dòng)輸出、電流檢測及多種保護(hù)功能。硬件系統(tǒng)原理圖如圖4所示：
圖4 驅(qū)動(dòng)器硬件系統(tǒng)原理圖
電流環(huán)的運(yùn)算需要DSP對電機(jī)相電流的檢測 ，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)只需要采集兩相的電流(圖3中iA,iB)，根據(jù)電流定理就可以知道第三相的電流了。本系統(tǒng)所采用電流傳感器為LEM(萊姆)公司的LTS6-NP，如圖4中U2，U3，其為霍爾型電流傳感器，采用單極供電具有出色的精度，良好的線性度，低溫漂和反應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)，測量范圍可很靈活的配置為從-3A到+3A、-6A到+6A和-19.2A到+19.2A，非常適用于電機(jī)的電流檢測。
圖4中的U1 IR2136是IR公司的一個(gè)性能較好的高壓IGBT驅(qū)動(dòng)器，它接受來自DSP的6路PWM信號(hào)，處理后驅(qū)動(dòng)圖4中6只IGBT(Q1-Q6)，產(chǎn)生SVPWM信號(hào)，控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以達(dá)到理想的伺服控制性能。
3．編碼器的設(shè)計(jì)
永磁同步電機(jī)精確控制離不開編碼器，DSP只有通過對編碼器A、B信號(hào)及U、V、W信號(hào)的檢測計(jì)算，才能完成電機(jī)仍至整個(gè)系統(tǒng)的精確控制。另一方面，我們只有自己設(shè)計(jì)并制作編碼器，才可將價(jià)格降到最低限度。
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