永磁同步电机(PMSM)伺服系统在工农业生产和航天技术等领域的应用十分广泛,由于其自身的结构和运行特点,PMSM的具有很多独特的优点。永磁同步电机伺服系统作为一种新型交流伺服系统比直流电机伺服系统具有明显的优势,在许多场合已经取代了直流电机成为伺服系统的主流。同时,随着微电子技术和电力电子技术的发展以及新型控制方法的成熟,交流伺服控制系统从过去的模拟控制转向全数字控制。 本文为了准确分析永磁同步电机磁场定向控制系统的特性,并对控制器参数进行优化设,首先推导了在线性假设条件下永磁同步电机的数学模型和各环节传递函数。在此基础上,重点分析了提高位置动态性能的复合控制技术,通过系统仿真和实验验证了理论分析的正确性。另外,基于美国德州仪器公司的TMS320F2801数字信号处理器和美国飞兆公司的FSBB30CH60F智能功率模块进行了系统的硬件电路和软件设计。在电流采样电路的设计中,采用电阻采样法,并利用DSP的高速处理功能,实现了电机相电流的检测。在课题的研究中,提出了一个有效的PMSM初始位置检测方案,即利用电机自带的光电编码器,在初始化中加入初始位置判断程序,简单可靠地实现了电机起动。对电机保护系统进行深入研究,提出一套完备的电机保护系统方案,保障系统安全可靠运行。其中针对对目前交流变频领域应用广泛的智能功率模块,提出了一种新颖的模块短路保护处理的方法。该方法综合运用三相差分、输入鉴定、瞬时触发采样技术,使得短路保护稳定可靠,抗干扰能力强,解决了容易出现误保护的问题,能适应恶劣的工业环境。最后,利用Matlab/Simulink对系统进行了仿真分析,给出了仿真结果。针对课题研究设计的交流伺服系统进行了实验研究,实验结果表明,该系统具有定位快、可靠性高和成本低等特点。