基于dsp的永磁同步电机伺服控制系统设计与实现

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1、摘要随着现代化工业生产的彳i断发展，伺服系统在工农业生产和航天技术等领域的应用越来越广泛，对其性能的要求也越来越高，要求伺服系统具有高速、高精度、高可靠性和较强的抗干扰能力及鲁棒性等。高性能微处理器DSP、智能功率模块的出现及电子器件的发展则为伺服系统的全数字化实现创造了条件。本文以TI公司推出的电机控制专用：卷片～TMS320LF2407型数字信号处理器作为核心控制器件，设计了一套永磁同步电机专用控制系统，其中包括以下内容：本文首先研究了永磁同步电机数学模型，详细介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的产生以及

2、矢量控制原理，并简要阐述了PMSM转子磁场定向矢量控制伺服系统的三闭环结构及实现策略。其次，详细介绍了基于TMS320LF2407永磁同步电机伺服控制系统的硬件结构。主要内容有主控：卷片TMS320LF2407及其组成的最小系统，功率驱动模块DRl5A及其接口电路(例如电流采集部分，PWM输出部分等)。最后，在TI公司DSPC2000系列集成开发环境CCS3．1开发平台下，分块设计了包括永磁同步电机矢量控制算法、SVPWM波的产生、数模转换、中断采样等系统程序。并基于Matlab／Simulink对此伺服控制系统进

3、行计算机仿真研究，给出仿真实验波形；而存实际系统调试中进行了一系列实验，对实验结果及在实验过程中出现的问题进行了分析和讨论。实验证明该系统可以满足伺服控制系统的基本要求，对永磁同步电机伺服控制系统的设计具有参考意义，并为后续研究奠定了基础。关键词：永磁同步电动机；伺服控制系统；数字信号处理器；空间矢量脉宽调制AbstractServosystem，usedwidelyinvariousareas，isdemandedbythedevelopmentofmodemindustrialization．Higherper

4、formanceofACservosystemisalsorequired．AnditispossibletorealizethefulldigitalcontrolinACservosystemwiththedevelopmentoftheMicroprocessorDSPwithhighperformance，theintelligentpowermodule(IPM)andtheadvancedpowerelectronicdevices．Thispaperaimstodesignasetofservocon

5、trolsystemforPMSMbyusingTMS320LF2407typeofDigitalSignalProcessor(DSP)asthecore．Thejobhavebeenfinishedbyfollowingsteps：Atfirst，thepapermakesastudyonthemathematicalmodelofPMSMandanalyzesrotormagneticfield—orientedvectorcontroltheory,thenfollowedbyasimpleintroduc

6、tionontheSVPWMwaveproductionprincipleandthestructureofthreeclosed—loopcontrolsystem．Onthebasisoftheforegoingwork，thepaperemphaticallyanalysesthewholehardwarestructureofDSP—BasedPMSMServoControlSystem．ItmainlyincludesthesmallestsystemofTMS320LF2407，Powerdrivemo

7、dule，anditsinterfacecircuiLforinstance，PositionexaminationcircuitandPWMproductioncircuitetc．，whichisthebaseofthewholesystem．Atlast，thepaperintrouducesthedetailsofsoftwaresystemwhichcomprisestheSVPWMwavesubprogramandpicontrollersubprogram，etc．Theprogramflowofse

8、rvosystemhasbeendesignedwhiletheMATLAB／SIMULINKmodulehasalsobeensetuponthebaseofPMSMServoControlSystem．Meanwhile，someconclusionsinvolvedinthispaperhavebeenproved．Alltheattemptsinth