随着新型功率元件和高性能处理器的不断推出,各种交流伺服电动机的应用越来越广泛。新器件及新算法的应用,能够更好的调节控制交流伺服电机中的电压和电流的幅值及频率,进而能够更有效的提高电机的效率和性能,并减小噪音。目前,最流行的控制算法是电压空间矢量控制SVPWM,这是一种新型的三相桥式逆变器的控制算法,相对比于传统的正弦波脉宽调制SPWW,它更能在电机线圈中产生较小的谐波干扰,并且能够较大的提高直流母线电压利用率。
本文提出了种基于高速数字信号处理器(DSP)和智能型功率模块(lPM)及电压空间矢量控制算法(SVPW)的交流伺服电动机驱动器的研究方法。课程设计分为硬件和软件两个部分,硬件部分包括DSP控制、信号采集、PWM控制和数据处理等控制部分,以及伺服电机的三相电机功率电路两个部分。软件主要包括电压空间矢量算法和系统电流环反馈控制,并编写了相应的C语言代码且调试通过。课题最终实现了对小型伺服电机的调速控制,并从理论上对SVPWM控制算法的改进和优化作出了尝试。
该方法将电机和电源逆变器看成一体,着眼于如何使电动机获得幅值恒定的圆形磁场,能够较好的实现对交流伺服电机的控制。此外,该方法能有效地提高直流电压利用率,减小电流谐波,降低转距脉动。实验证明该设计是有效,可行的。
关键词:电压空间矢量控制,数字信号处理器,智能功率模块,交流伺服电机
交流伺服电机是新型伺服电机之一,具有体积小,重量轻,输出转矩大,低惯量和良好的控制性能等优点。在交流伺服系统中,由于电机本身具有非线性和强耦合特性,所以其控制方法相当复杂,用常规的控制方法很难满足高性能控制系统的控制要求。为了能使三相交流电达到完全解耦,一般采用磁场定向的控制算法,往往用一个单片机很难取得好的控制效果,而采用高速的数字信号处理器DSP,则易于实现复杂的矢量控制算法,可以有效的解决电机的强耦合性,并且满足算法量大的要求。目前PWM逆变器已经广泛的应用于电机控制,逆变电源等。SVPWM具有直流电压利用率高,电压谐波小,便于数字化实现等优点。一般采用空间矢量的控制算法,实现高性能的交流伺服电机控制系统,实现系统的三闭环控制,如位置闭环控制,速度闭环控制,转距闭环控制。在交流调速领域中,随着高开关频率的功率器件的出现,脉宽调制(PWM)技术取代了老式的相控技术,一跃占据了主导地位。
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