嚴(yán)其艷　劉勇求

摘 要：永磁同步電機(jī)能夠有效地應(yīng)用于高精度與高效率的工業(yè)場合。永磁同步電機(jī)需要進(jìn)行調(diào)試，以使其在系統(tǒng)的修改上能夠達(dá)到最合理化的要求。對同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制方案進(jìn)行分析研究，使其控制標(biāo)準(zhǔn)能夠達(dá)到一個(gè)較好的控制范圍以內(nèi)。這對伺服系統(tǒng)的發(fā)展與同步電機(jī)的操作都是有重要意義的。希望本文的研究能夠在實(shí)際應(yīng)用中能夠發(fā)揮到作用，同時(shí)本文也對永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中存在的問題做出了分析。

關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；仿真；PMSM；伺服控制

0 引言

由于目前工業(yè)化的需求，伺服系統(tǒng)可以應(yīng)用于大型工業(yè)強(qiáng)電型設(shè)備當(dāng)中。伺服系統(tǒng)作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要部分之一，對控制性較強(qiáng)的系統(tǒng)控制操作模式具有重要的使用意義。由于對PMSM電機(jī)伺服系統(tǒng)研究的深入，對電機(jī)數(shù)字建模以及快速發(fā)展的生產(chǎn)方向有了更加清醒的認(rèn)識，使得永磁同步電機(jī)在20世紀(jì)80年代之后的發(fā)展更加快速。在未來的工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域中，使用永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)來進(jìn)行大工業(yè)化的操作，將會(huì)對以后的高精度與快速化發(fā)展要求產(chǎn)生重要的影響。

1 永磁同步電機(jī)控制方案

1.1 工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

永磁同步電機(jī)主要分為定子與轉(zhuǎn)子兩部分。定子的主要作用是產(chǎn)生空間旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子的主要作用是通過定子產(chǎn)生的磁場，進(jìn)而產(chǎn)生勵(lì)磁磁場。定子的主要結(jié)構(gòu)與材料是硅鋼片、三相對稱繞組與端蓋，其主要固定在電動(dòng)機(jī)的外殼上。轉(zhuǎn)子主要由永磁鐵、磁軛與鐵心軸承等3部分組成。當(dāng)永磁同步電機(jī)工作的時(shí)候，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁動(dòng)力，同時(shí)與定子產(chǎn)生的三相電流組合而成為電樞磁動(dòng)力，這就是電樞反應(yīng)。為了使轉(zhuǎn)子在氣隙中產(chǎn)生的磁動(dòng)力有不同，在轉(zhuǎn)子磁鋼發(fā)展的過程中，將其作為拋物線狀，可以極大地減少電樞的反應(yīng)。

1.2 矢量控制

矢量控制就是通過對永磁同步電機(jī)的使用，使得在矢量控制的結(jié)構(gòu)之下，能夠?qū)Σ僮鞯哪Ｐ团c使用的效率有所提高，這一原理最早由德國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)。其原理是通過將旋轉(zhuǎn)空間矢量作為參考坐標(biāo)，使得定子電流勵(lì)磁風(fēng)量與電流轉(zhuǎn)矩分量能夠被合理地控制，這樣做能夠使電流在轉(zhuǎn)換的過程中，有更加穩(wěn)定的特性，并且在使用的過程中，能夠轉(zhuǎn)換出更加穩(wěn)定的電流用以生產(chǎn)。在永磁同步電機(jī)的操作過程中，電機(jī)通入定子的三相交流電，使得三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定直流電同時(shí)與轉(zhuǎn)子磁場進(jìn)行耦合穩(wěn)定電流，這一步驟能夠使電機(jī)產(chǎn)生電磁力矩，從而帶動(dòng)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。與直流電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)在控制上更為復(fù)雜，因此在實(shí)際使用過程中，通過使id=id*，iq=iq*，就可以實(shí)現(xiàn)矢量控制。在電流控制方面，針對較高工業(yè)需求的大功率設(shè)備，在實(shí)際使用中功率因素等于1的時(shí)候，其容量能夠得到充分的應(yīng)用與控制。

電流控制作為永磁同步電機(jī)的主要控制方式，能夠在不同的坐標(biāo)分量與體系中，對電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在交軸分量上面，能夠保證定子磁動(dòng)勢與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的相互組合，進(jìn)而很好地結(jié)合系統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)的電流，同時(shí)這也能夠很好的融合控制系統(tǒng)。在輸出轉(zhuǎn)矩、速度、位置與加速度上數(shù)控伺服系統(tǒng)需要在控制系統(tǒng)上加以優(yōu)化。其常用的有PID控制、反饋線性化控制系統(tǒng)等等類型，其中得到廣泛應(yīng)用的要屬PID控制系統(tǒng)，其由于魯棒性好與算法簡單，使之能夠在算法中得到更好的應(yīng)用，并發(fā)揮更多的優(yōu)勢，使得現(xiàn)代化的建模結(jié)構(gòu)融入控制系統(tǒng)中。

2 永磁同步電機(jī)操作分析

2.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試

對系統(tǒng)硬件的調(diào)試要保證在實(shí)際的生產(chǎn)需要中，保證系統(tǒng)主電路控制的合理性，同時(shí)注意光電耦合器隔離及電平轉(zhuǎn)換電路的控制方式與控制系統(tǒng)。要檢測反饋電路的位置，并對電流進(jìn)行采樣，使得硬件的設(shè)置能夠讓電流的轉(zhuǎn)換達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也促進(jìn)電路的設(shè)置能夠使電流在合理的范圍內(nèi)得到控制。實(shí)際使用中，對硬件的測試將能夠使其相關(guān)的控件的測試范圍更加合理。在對系統(tǒng)硬件調(diào)試的同時(shí)還要注意在可以控制的范圍內(nèi)，通過系統(tǒng)化軟件設(shè)計(jì)模型的方式，讓硬件系統(tǒng)能夠被合理的控制與設(shè)計(jì)。這在實(shí)際研究中，需要更多的操作與應(yīng)用分析，因此要滿足實(shí)際的需要，就必須通過對技術(shù)的改進(jìn)，以提高生產(chǎn)的質(zhì)量，永磁同步電機(jī)的硬件設(shè)置的合理化偏向，必須在完善同步電機(jī)的硬件設(shè)置上，對實(shí)際的操作有更多的控制性需要。對系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)回路的控制與分析，將會(huì)對永磁同步電機(jī)的原始設(shè)計(jì)產(chǎn)生更加重要的作用。

2.2 結(jié)果分析

對以上控件的模擬測試，可以看出在單片機(jī)在通過電流，生成六路PWM波時(shí)，在光電耦合器的轉(zhuǎn)移過程中，使得電平轉(zhuǎn)換電路的結(jié)合能夠有效地控制模塊，用示波器來觀察，IPM模塊能夠被安全有效的控制。在正常的電流下，這可以被調(diào)控，同時(shí)也能夠有效控制電路。IPM模塊在三相機(jī)的發(fā)展與轉(zhuǎn)換上，能夠保證電機(jī)的正常轉(zhuǎn)移，在輸出波形為正弦波的情況下。如果在測試中有結(jié)果不準(zhǔn)確的，建議進(jìn)行調(diào)試以解決問題。

3 結(jié)束語

本文主要通過探討永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)在目前階段的應(yīng)用情況及其內(nèi)部的構(gòu)造，通過對系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)控制回路以及相關(guān)方面的操作進(jìn)行分析，希望能夠很好地對永磁同步電機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行一定的操作處理。

參考文獻(xiàn)

[1]王小磊.永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

[2]馮靜.永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京印刷學(xué)院，2012.

[3]劉宇飛.交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué)，2009.

（作者單位：廣東科技學(xué)院）