劉勇求 嚴(yán)其艷

摘 要：本文對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行建模與測(cè)試，使其在矢量仿真技術(shù)上能夠有合理的調(diào)控空間。在仿真結(jié)果測(cè)量符合要求的情況下，通過(guò)軟硬件和調(diào)試技術(shù)，使控制方案更符合實(shí)際的需要。系統(tǒng)的控制電路為TMS320F2812，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路選用IR2136，軟件部分利用matlab中的RTW自動(dòng)生成永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)代碼，使之應(yīng)用于DSP芯片中，實(shí)驗(yàn)證明，其代碼的有效性與算法的合理性能夠達(dá)到合理的控制標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)上述模擬集成電路進(jìn)行分析，并了解到相關(guān)的操作。

關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；仿真；PMSM；伺服控制

1 伺服系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)電流的設(shè)計(jì)上，主要需要采用單相整流橋。單相整流橋的使用主要是通過(guò)對(duì)交流成分的濾除，使得脈動(dòng)的電流能夠在合理整流的情況下，對(duì)實(shí)際的電力壓進(jìn)行控制與處理。為了使交流成分盡可能被濾除掉，應(yīng)該添加低通濾波電路，以使電流在通過(guò)元件的時(shí)候能夠被整流成穩(wěn)定的電流結(jié)構(gòu)。而在整流器中輸出的電壓是脈動(dòng)的，在逆變部分產(chǎn)生的脈動(dòng)電流同與之相關(guān)的負(fù)載電流也能使直流電壓產(chǎn)生脈動(dòng)的效果。因此在整流電路中，需要添加低通濾波電路，這樣做的效果是能夠有效地把脈動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電流。

1.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

硬件電路的設(shè)計(jì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路使得整流濾波變?yōu)槿嘟涣麟?，進(jìn)而帶動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)接受DSP輸出的信號(hào)PWM，來(lái)使得整個(gè)電路能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的電路供應(yīng)。在濾波電容充電的過(guò)程中，對(duì)直流母線的電流進(jìn)行合理的控制。就能夠有效地驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)并使的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這可以有效地穩(wěn)定線路，達(dá)到對(duì)線路的保護(hù)。在這方面，其起到的作用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是對(duì)電路的電流進(jìn)行整流的效果。同時(shí)也能夠與霍爾電流傳感器傳出的兩項(xiàng)電流信號(hào)一起，對(duì)DSP的信號(hào)起到一定的傳輸與保護(hù)的有效作用。

1.3 角度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)

角度檢測(cè)其主要的工作原理是通過(guò)一定的角度轉(zhuǎn)換性，對(duì)電流進(jìn)行合理的控制與轉(zhuǎn)換，使得角度檢測(cè)其發(fā)出的電流信號(hào)能夠有效地對(duì)相應(yīng)的電路模塊提供適當(dāng)?shù)膮⒖技ご判盘?hào)。由于角度檢測(cè)是本系統(tǒng)中模擬型號(hào)最多的線路，所以在模擬與設(shè)計(jì)上都需要仔細(xì)考慮。同樣可參考的模塊有很多，對(duì)幅向調(diào)節(jié)電路模塊的旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)計(jì)，可以很好地改善相位不正交、幅值不相等的情形。在調(diào)節(jié)過(guò)程與線路模擬過(guò)程中，對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的使用能夠?qū)陕沸盘?hào)有合理的期望，并能夠滿足到相關(guān)的要求。

2 伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 主程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試

主程序主要的作用是完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器的初始化，并通過(guò)執(zhí)行紅外線遙控的命令，使得啟動(dòng)能夠發(fā)生并控制整個(gè)程序。其具體的設(shè)計(jì)過(guò)程是在開(kāi)始系統(tǒng)產(chǎn)生開(kāi)始信號(hào)之前，對(duì)中斷的標(biāo)志進(jìn)行配置，使得紅外線指令發(fā)出后，能夠合理地接收數(shù)據(jù)，使得啟動(dòng)程序與關(guān)閉程序的指令能夠得到合理的操作。初始化程序之中，囊括了更多的指令，包括事件管理器初始化、A/D模塊初始化、定時(shí)器初始化與給定參數(shù)轉(zhuǎn)換等。這主要是為了完成系統(tǒng)三閉環(huán)控制以及輸出PWM脈沖來(lái)完成的。同時(shí)能夠有效地使得SVPWM脈沖信號(hào)得以輸出，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

2.2 CCS2.2的設(shè)計(jì)與調(diào)試

CCS2.2是指的一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，其主要的作用是支持DSP領(lǐng)域的PC機(jī)而構(gòu)建的一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)CCS2.2開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目工程，能夠有效地生成子文件并合理的應(yīng)用與設(shè)計(jì)。通過(guò)CCS2.2的設(shè)計(jì)，能夠完成對(duì)整個(gè)PMSM伺服系統(tǒng)的主流程設(shè)計(jì)，其中對(duì)如下3個(gè)部分有重要的作用，通過(guò)對(duì)時(shí)鐘單元寄存器與片內(nèi)外設(shè)置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置與初始化，可以合理的控制CPU時(shí)鐘、高低速外設(shè)置時(shí)鐘的工作方式。這里的意義在于能夠?qū)ο到y(tǒng)產(chǎn)生的命令與操作進(jìn)項(xiàng)相關(guān)的處理，并用以完善目前存在的技巧。此外，作用于變量初始化的定時(shí)器，能夠?qū)Τ绦蛉肿兞康母淖兣c控制，與對(duì)CPU定時(shí)器與相關(guān)定時(shí)器的設(shè)置。

3 永磁同步電機(jī)中的伺服系統(tǒng)

3.1 PMSM伺服系統(tǒng)測(cè)試

在PMSM生成信號(hào)測(cè)試的過(guò)程中，在中斷生成方面，由于整個(gè)PMSM伺服系統(tǒng)從啟動(dòng)到進(jìn)入穩(wěn)定的狀態(tài)，因此在主程序的設(shè)計(jì)與調(diào)用方面，企業(yè)能夠做到對(duì)伺服系統(tǒng)的控制與把握，使得整個(gè)伺服系統(tǒng)的生成能夠有合理的控制。并以可調(diào)控的范圍使得生成系統(tǒng)得到最好的把握技巧。

3.2 信號(hào)PWN生成測(cè)試

對(duì)信號(hào)PWM進(jìn)行合理的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，對(duì)信號(hào)PWM進(jìn)行模擬測(cè)試，能夠有效地使得單片機(jī)生成PWM波形，并讓數(shù)字示波器觀測(cè)占空比變化、死區(qū)及相位差的測(cè)試能夠被合理的操作與使用。可以發(fā)現(xiàn)，在CURSOR關(guān)閉的情況下，其相關(guān)的信原有差異，同時(shí)這類信號(hào)檢測(cè)的步驟也可以使相關(guān)的信號(hào)能夠改變的地方。在同類型的信號(hào)的使用過(guò)程中，PWM的生成測(cè)試能夠較為明顯的顯示器生成的信號(hào)能夠得到完善，同時(shí)其生成信號(hào)的空間也能夠得到測(cè)試。如圖1所示，為PWM波形測(cè)試圖。

圖1 PWM波形測(cè)試圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)置、軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為深入的解析。對(duì)軟件部分，在于對(duì)主程序與子程序的操作進(jìn)行簡(jiǎn)要講解。對(duì)永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與使用，采用合理的控制軟件與設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在軟件方面的考慮與硬件的設(shè)計(jì)，都應(yīng)該在后續(xù)工作上對(duì)工作予以完善。

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（作者單位：廣東科技學(xué)院）