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近年来,随着电力电子技术、传感器技术、微型计算机技术以及控制理论的蓬勃发展,交流伺服控制技术有了极大的进步,逐步地取代了直流伺服系统,成为当今伺服控制的主流。而永磁同步电机由于其高推力、低损耗、小电气时间常数、响应快等特点,成为了交流伺服系统的最佳执行元件。在这种背景下,本文以美国TI公司的TMS320F2812DSP芯片作为控制器,对永磁同步电机伺服系统进行了研究,文章的主要内容如下:
结合大量相关的文献资料,回顾了交流伺服系统的发展历史,分析了发展现状,并对永磁同步电机的数学模型,矢量控制思想以及空间矢量脉宽调制技术在永磁同步电机上的应用进行了说明。
详细分析了永磁同步电机伺服系统的构成以及各组成部分的数学模型,完成了整个系统电流、速度以及位置三个环节的设计,并对其频率特性和稳定性进行了分析。提出了矢量控制下永磁同步电机的初始位置确定方法,保证了伺服系统矢量控制的实现。
根据系统运行需要,提出了以TMS320F2812为控制核心的永磁同步电机伺服系统的硬件设计方案,包括系统主控电路、功率驱动电路、电流检测电路、数据采集传输电路等。采用C语言编程,完成了主程序、中断、PI调节器、数据采集传输以及空间矢量脉宽调制(SVM)等主要软件模块设计,实现了以矢量控制算法及位置、速度和电流三闭环控制的交流伺服系统。
通过在该平台上进行的系列实验表明:系统具有良好的响应特性,达到了设计要求。