《

工业控制计算机》

2009

年

22

卷第

9

期

基于 DSP2812 的永磁同步电机控制系统设计

张

斌

费树岷

王冬晓

（东南大学自动化学院，江苏 南京

210096

）

Design of Controller for PMSM Based on DSP2812

在交流伺服系统中， 由于电机本身具有的非线性和强耦合

特性，其控制方法相当复杂，因此用普通单片机很难取得良好的
控 制 效 果 。 本 文 中 采 用

TI

公 司 的 高 速 数 字 信 号 处 理 器

TMS320F2812

为控制核心，用

AT89S52

单片机为辅助控制。 考

虑 到 单 片

DSP

控 制 ，工 作 量 过 于 庞 大 ，包 括 信 号 采 集 、信 号 辨

识、数学运算、信号输出、通讯以及按键显示等，这样可能会影响
系统的控制精度和控制质量， 同时也会给软件编程带来很大的
麻烦。 最终

DSP

只完成信号采集和数学运算以及

PWM

信号输

出，而无线遥控、液晶显示以及与上位机通讯 交 给 单 片 机 完 成 。
单片机通过双口

RAM

与

DSP

交换数据。 利用空间矢量脉宽调

制控制算法，可以有效地解决电机的强耦合特性，适时地控制电
机的转矩、速度和位置状态，并且不用过大体积的能量变换装置
即可随意地控制瞬态电流的幅值。

1

永磁同步电机矢量控制

矢量控制实际就是对电动机定子电流和幅值的控制。 电动

机的电磁转矩取决于定子电流的空间矢量

i

s

，

而

i

s

的大小和相

位又取决于

i

d

和

i

q

，

通过控制

i

d

和

i

q

便可以控制电磁转矩。

永磁同步电机的用途不同， 电动机电流矢量的控制方法也

有所不同。 可采用的控制方法主要有

i

d

＝0

控制、最大转矩

／

电流

控制、弱磁控制、

cosφ＝1

控制、恒磁链控制及最大输出功率控制

等。 本控制系统采用

i

d

＝0

的控制方法。 这种控制方法的优点是

从电机端口看，相当于一台他励直流电动机，定子电流中只有交
轴分量， 且定子磁动势空间矢量与永磁 体 磁 场 空 间 矢 量 正 交 ，

β＝90°

，

电动机转矩中只有永磁体转矩分量， 没有直轴电枢反

应，不会引起永磁体的退磁现象，可以实现隐极式电机最大转矩
电流比控制。 缺点是当负载增加时，定子电流增大，会引起电机
端电压增大，要求逆变器有足够高的输出电压和较大的容量。

2

控制系统硬件设计

2．1

系统总体设计

系统采用双

CPU

控制，即采用

TMS320F2812

与

AT89S52

协同工作。 三相交流电机由智能功率模块（

IPM

）

驱动。 在开环状

态下，系统参数设定有两种方式。 一种是通过无线遥控给定，一

种是通过上位机给定，给定参数包括运行频率和电机转向设定。

F2812

根据设定产生一定频率和占空比的

PWM

信号， 经过隔

离、驱动控制

IPM

逆变器，把直流逆变成交流，最终实现对交流

电机的控制。 系统配有电压、电流霍尔传感器，实时检测电机

A

、

B

相电流， 霍尔传感器将电压、 电流信号转换成

mA

级电流信

号，通过采样、放大、调理、限幅送入

F2812

的

AD

采样口。 交流

电机轴上安 装 了 光 电 编 码 器 ， 直 接 通 过 电 平 转 换 接 至

DSP

的

QEP

电路，通过鉴相、计数从而检测电机转速及位置信息。

单片机实时与

F2812

交换数据，通过双口

RAM

（

IDT7132

）

完成。 因为双口

RAM

是

5V

供电，

F2812

是

3．3V

供电，所以其

数据总线和地址总线需经过电平转换方能交换数据。 这里有一
点要注意，就是地址总线是单向的，而数据总 线 是 双 向 的 ，需 通
过

DSP

专门的

IO

口来控制电平转换芯片的方向控制端， 严格

控制数据的流向。 当采用无线遥控时，数据先通过红外遥控送入
单片机，单片机解码再编码，通过总线方式送入到双口

RAM

中

的指定单元，

DSP

通过总线方式读取相应地址空间的数据和命

摘

要

阐述了一种以可编程

DSP

控制器为核心的应用于变频系统中空间矢量脉宽调制（

SVPWM

）方法的实现。 根 据 控 制 要

求，结合

TMS320F2812

的特点，对实现思路、

DSP

硬件电路设计及软件编程设计进行了系统的说明，较完整地阐述了交流

电机的

SVPWM

控制的

DSP

实现。

关键词：

DSP，SVPWM

，永磁同步电机

Abstract

This paper discusses the method that is applied in SVPWM variable frequency system based on editable DSP con-

troller．According to the requirement of controlling,

the paper gives a systemic instruction on realization thread,DSP hardware

circuit designing and software programming combining the features of TMS320F2812 and illustrated the DSP realization of

variable－frequency speed variation SVPWM controlling perfectly．

Keywords:DSP,SVPWM,PMSM

图 1 系统整体框图

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