永磁同步电动机交流伺服驱动系统的研究

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1、摘要随着现代化工业生产的不断发展，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，并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。而全数字控制能够实现对这些性能的要求，已成为伺服控制的发展主要方向。高性能微处理器DSP、智能功率模块的出现及电子器件等的发展则为伺服系统的全数字化实现创造了条件。本系统的执行元件为永磁同步电动机(PMSM)，由于其自身的结构和运行特点，作为伺服系统的执行机构已越来越广泛地被应用。本文通过对永磁同步电动机的数学模型和空间

2、矢量脉宽调制算法(SVPWM）的理论分析，以及采用MATLAB仿真工具软件进行了仿真，验证了SVPWM较SPWM提高了电压的利用率。针对永磁同步电动机这一非线性系统，采用反推控制策略，跟踪位置给定信号，其设计参数少，便于工程实现；另外，反推控制是从Lyapunov稳定性出发来设计的，因此能够保证系统的全局稳定性。本系统以TI公司最新推出的TMS320F2812为控制核心，以三菱公司的智能功率模块(IPM)PM30CSJ06为功率驱动核心，外加些辅助单元。而且搭建起硬件实验平台并与软件相结合，做了大量实

3、验调试，最终实验结果达到了预期的控制效果。关键词：永磁同步电动机；空间矢量脉宽调制；反推控制；交流伺服驱动AbstractServosystem,usedwidelyinvariousareas,isdemandedwiththedevelopmentofmodernindustrialization.HigherperformanceofACservosystemisrequiredsuchashighspeed,highprecision,highreliability,fineabilityto

4、resistthedisturbanceandrobustness.Fulldigitalcontrolcanassurethewholesystemworkwiththegoodperformanceabovementioned.Ithasbecometheleadinginservocontrol.TheMicroprocessorDSPwithhighperformance,theintelligentpowermodule(IPM)andtheadvancedpowerelectronicde

5、vicesmakeitpossibletorealizethefulldigitalcontrolinACservosystem.ThePermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)iswidelyimpliedastheexecutivecomponentinservosystem.Comparedwithothermotors,thePMSMhasmanyindividualfeatures.Thepaperstudiesandanalyzesthemathematic

6、almodelsofthePMSMandthearithmeticofSpaceVectorPulesWidthModulation(SVPWM).SimulatebyMATLAB,theresultsofsimulationindicatestheSVPWMisabetterwaycomparedwithSPWM.AimingatthenonlinearsystemofthePMSM,thepaperbringsforwardthebacksteppingcontrolbasedonnonlinea

7、rcontrolstrategy,whichisappliedtothepositiontracking.Thewayhaslittledesignedparametersanditcaneasyrealize.ThedesignruleofbacksteppingmakesthesystemglobalasymptoticalstabilizationwithLyapunovfunction.ThehardwareofthesystemisconsistedofTMS320F2812,IPMando

8、thersupportingcomponents.TMS320F2812isthecoreofthecontrolelements,IPMisthecoreofthepowerdrive.Atlastthehardwareandthesoftwareunifiedandmanyexperimentsaredone.Theresultsoftheexperimentsindicatethatthesystemcanmeettheanticipativepu