中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集

R2 和 R3 为电容 C1 和 C2 的均压电阻；电压霍尔与两
个电流霍尔分别用来检测直流母线电压以及电机定子
U 相和 V 相电流。

由于

IPM 内置保护电路和相关外围电路，缩短了

系统设计周期，还缩小了系统的体积，提高了可靠性。

3.3 软件系统设计

交流永磁同步电机矢量控制系统的控制部分是软

件和硬件相互结合的产物。其矢量控制算法的实现、
整个系统的控制性能以及系统的可靠性在很大程度上
依赖于良好的软件设计。

DSP2812 的软件开发和调试在集成开发环境 CCS

中进行，

TI 提供了大量的基于这个编译器的例程和库

函数，方便了用户编程和设计。

CCS 还有一个突出优

点是提供了方便的软件调试工具，在

real-time 模式下

可以实时监控程序中的变量，能够对变量进行在线修
改，利用其

graph 工具可以观看变量的变化曲线。

由于

TMS320F2812 是一款定点 DSP，利用标么

值系统不仅可简化软件算法，提高运算精度，而且通
过标么值使各种容量的电机物理量进行了规一化，因
此各种不同容量的电机物理量以及控制系统中各个调
节器的参数范围大致相同，对于不同的电机或系统参
数，调节好的

PI 调节器的比例积分系数不需要大的更

改，这就为控制软件的通用性和模块化带来了方便。

控制软件分为两大部分：初始化部分和执行部分。

初始化的目的就是首先建立起一个适当的

DSP 应用环

境；执行部分可分为主循环程序、随机中断服务程序、
定时中断服务程序。

整个控制系统的程序流程图见图

3。

图 3 控制系统的程序流程图

主循环程序也被称为等待循环程序，它主要执行

一些实时性要求不高的闲时功能模块。随机中断服务
程序和定时中断服务程序，主要执行一些实时性要求
较高的功能模块。随机中断服务程序中典型的如保护

中断，是在系统出现故障时执行的处理程序，要求能
够快速准确地将故障隔离，封锁功率开关器件，防止
系统硬件受到损坏。因此它具有最高的优先级。定时
中断服务程序的响应是按照定时器的设置，严格地以
一定时间周期来执行的程序模块。在定时中断服务程
序中要进行控制算法的处理，将给定信号、反馈信号
按照一定的控制策略和算法进行运算，最终得到逆变
器的开关器件的驱动信号加以输出。码盘

Z 中断服务

程序由

DSP2812 的 CAP3 捕获口的上升沿触发中断功

能实现，对

QEP 电路的脉冲计数器清零。串行口中断

服务程序是进行

SCI 串口的数据接收和发送中断服务

处理。码盘

Z 中断服务程序和串行口中断服务程序执

行的时刻无法提前精确知道，所以也属于随机中断服
务程序，其它中断服务程序可以根据其他的实际要求
进行扩展。

4．实验结果

为了检验所设计的永磁同步电机控制系统的控制

性能，对控制系统作了以下实验：电机带载时在零速、

低速、高速运行时的速度

S 曲线跟踪实验。这些状态

下的速度

S 曲线跟踪性能决定了实际电梯在使用本控

制系统后的运行性能，电梯的可靠性、乘客的舒适性、

平层的精确性与此密切相关。

实验用交流永磁同步电机参数如表

1 所示。

表 1 永磁同步电机参数

电机参数

参数值

额定功率

/kW

额定电压

380

额定电流

额定频率

/H z

额定转速

-1

/r min

⋅

1000

额定转矩

/N m

⋅

定子电阻

/Ω

0.3

轴电感

0.005

轴电感

0.005

极对数

实验结果如下：

1）电机给定转速为 0Hz 突加 80%负载时的转

子速度、转子位置、定子相电流、定子电流转矩分量
iq 波形图如图 4 所示：