交流永磁同步电机的全数字伺

服控制系统介绍

      目前，交流伺服系统广泛应用于数控机床，机器人等领域，在这些要求
高精度，高动态性能以及小体积的场合，应用交流永磁同步电机（PMSM）
的伺服系统具有明显优势。PMSM 本身不需要励磁电流，在逆变器供电的情况
下，不需要阻尼绕组，效率和功率因数都比较高，而且体积较同容量的异步
电机小。近几年来，随着微电子和电力电子技术的飞速发展，越来越多的交流
伺服系统采用了数字信号处理器（DSP）和智能功率模块（IPM），从而实现
了从模拟控制到数字控制的转变。促使交流伺服系统向数字化、智能化、网络化
方向发展。本文介绍了一种永磁同步电机的伺服系统设计方法，它采用
F240DSP 作为控制芯片，同时采用定子磁场定向原理（FOC）进行控制。实
验结果证明，该系统设计合理，性能可靠，并已成功地应用于实际的伺服控
制系统中。

1    PMSM 数学模型

    永磁电机可分为两种：一种输入电流为方波，也称为无刷直流电机
（BLDCM）；另一种输入电流为正弦波，也称为永磁同步电机（PMSM）。本
文针对后者的系统设计。为建立永磁同步电动机的转子轴（dq 轴）数学模型，
作如下假定：

    1）忽略电机铁心的饱和；

    2）不计电机的涡流和磁滞损耗；

    3）转子没有阻尼绕组。

    在上述假定下，以转子参考坐标（轴）表示的电机电压方程如下：

定子电压方程

    ud=Rsid＋pψd－ e

ω ψq（1）

    uq=Rsiq＋pψq＋ e

ω ψd（2）

定子磁链方程

            ψd=Ldid＋ f

ψ （3）

            ψq=Lqiq（4）

电磁转矩方程