交流永磁同步电机(PMSM)由于高转矩、低损耗、脉动小、电气时间常数小等物理特点,使其成为高精数控加工的最佳执行机构。近年来DSP芯片价格不断下降,特别是电机控制专用DSP芯片的出现,为交流伺服系统的全数字化提供了硬件支持。FPGA的运用节约了CPU的大量时间和资源,提高了系统的性能。首先介绍了交流伺服系统的组成、调速方案、控制策略及其发展现状与趋势。在推导永磁同步电机数学模型的基础上介绍了电压空间矢量控制方法。然后设计了三闭环控制器,对位置环、速度环和电流环采用了经典的PI控制策略,并利用MATLAB／SIMULINK进行了仿真,验证其设计的可行性和正确性。之后对硬件设计进行了详细的介绍,系统采用DSP+FPGA+IPM结构。此结构使DSP.FPGA和IPM充分发挥各器件的优势,同时在性能上还可互相弥补各自的不足。IPM功率模块完成驱动、芯片级保护。DSP采用TI公司的TMS320LF2407A芯片,交流伺服控制算法实现和串行总线的信息交互由DSP完成。FPGA完成对霍尔信号的检测、码盘信号的读取、键盘的扫描、显示器的动态刷新、保护信号的处理等功能。高速、周期性强的信号由FPGA实现,节省了DSP大量时间,提高了整个系统的效率。最后,对本文的设计结果在实验室的实验设备上进行了实际验证,实验结果证明本文的设计结果良好。