式中：

pn 为转子极对数，Ψf 为永磁体产生基波磁链的有效值。 

　　为使定子单位电流产生最大转矩，提高电机的工作效率，本文选用最大转矩

/电流矢量

控制，由式

(2)可知，对于表面凸出式转子结构的永磁同步电机，可令 id=0，通过调节 iq 来

实现转矩的控制。如图

1 所示，整个伺服系统由 3 个控制环构成。 

1)位置环：采集电机旋转编码器输出的脉冲信号，鉴相、倍频后进行计算，提供坐标变换所
需的转子位置信息

; 

2)速度环：比较实际转速 n 与设定转速 nref,所得差值经 PI 调节后,作为 q 轴电流参考值 iqr,
再经电流环调节后，反过来控制电机转速

; 

3)电流环：比较电流实际值 id、iq 与参考值 idr、iqr，经 PI 调节后产生 d、g 轴电压参考值
udr、uqr，将其转换至静止坐标系中得 uαr、uβr,按 SVPWM 方式生成逆变器触发信号，驱动
电机。

 

2 系统硬件结构 
　　永磁同步电动机推进系统的硬件结构如图

2 所示，它主要提供以下 3 大功能：电动机

控制策略的实现、控制量的检测采样以及功率驱动。

 

2．1 TMS320LF2407A DSP 
　　整个系统控制策略的实现由核心硬件

TMS320LF2407A DSP 完成，它是 TI 公司专为电

机控制而设计的定点芯片，具有低功耗和高速度的特点，其单指令周期最短可达

25 ns。片

内两个事件管理器

(EVA 和 EVB)各有 2 个通用定时器，6 个带可编程死区功能的 PWM 输出

通道，

1 个外部硬件中断引脚，3 个捕获单元(CAP)和 1 个正交编码单元(QEP)。这些功能与

串行外设接口

(SPI)等模块一起，极大地方便了电机控制过程中的数据处理、策略执行和决

策输出等。

 

2．2 控制量检测部分 
　　电机机械量的采集由增量式光电编码器来完成，其输出包括两组脉冲信号：

A、B、Z 和

U、V、W，它们与 DSP 的连接如图 2 所示。其中 A、B 信号正交，频率为电机机械转速频率的
2 500 倍，正交编码单元将它们四倍频后送入相应的计数器进行计数，计数方向由 A、B 信
号的相位先后决定。

Z 信号随转子每转一周输出一个脉冲，用以检测电机转速。U、V、W 信号

与电机三相反电势同频率、同相位，根据它们的不同状态，可将

360°电角度平面分成 6 个部

分，用以确定电机的初始转子位置角。

 

电机电流状态量的采集由霍尔电流传感器完成，其采样电路如图

3 所示，输入输出关系为 

　　为了保证电流较小时的采样精度，改善电机低速、轻载下的运行情况，本系统采用

12 b

双

A／D 转换器 ADS7862 来代替 DSP 内部 10 b 的模／数转换模块，通过 DSP 的外部存储

器扩展接口，将式

(3)的模拟电流量转换为数字量结果，输入　DSP。 

2．3 功率驱动部分