基于dsp 无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

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1、自动控制AutomaticControl基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统汪庆年李桂勇(南昌大学信息工程学院江西南昌330029)1引言控制原理转矩与励磁磁场正交，实现转矩与励近年来，随着永磁材料性能的不我们采用理想电机模型的假设，磁磁场的充分解耦。磁场定向矢量控断提高和完善以及永磁电机研发技术经过一系列推导后可得到PMSM在坐制图如图1所示，其中d、q轴随转子的不断成熟，永磁电机正向微型化、大标系下的数学模型如下：以电角速度旋转；αβ为定子静止坐功率化和智能化方面发展。电压方程标系，α轴与定子绕组

2、a相轴重合；两永磁电机由具有三相对称绕组的坐标系之间夹角为θ。（1）定子和材料为永磁磁钢的转子组成。当电机转子旋转时，根据其在定子上定子绕组磁链方程产生的反电势波形的不同，可分为梯u=形波的无刷直流电动机(BLDC)和正弦（2）波的永磁无刷同步电动机(PMSM)两永磁同步电动机的电磁转矩可表示为种。图1磁场定向矢量控制图由于永磁同步电机转子的磁通位y（3）置与转子机械位置相同，通过检测转式中u，u——d、q轴电压；为实现电机转矩控制与磁场控制dq子的机械位置便可知电机转子的磁通i，i——d、q轴电流；的充分解耦，

3、需将定子相电流经过dq位置。在传统的方法中主要是在电机L，L——d、q轴电感；clarke和Park变换，转换成与电机转矩Tdq转子轴上安装传感器，但这些器件增R——定子绕组每相电阻；方向相同的转矩电流和与电机励磁磁s加了控制系统的成本而且也使得系统，——d、q轴磁链；场方向相同的励磁电流i。可把定子sd的可靠性有所降低，不能广泛的得到w——转子旋转的电角速度；电流矢量i在旋转坐标轴d、q轴上分rs应用。——永磁体基波励磁磁场解可得：本文中主要根据PMSM的基本电yy过定子绕组的磁链；（4）磁关系，通过可直接检测

4、出的定子三P——微分算子；从式（3）中我们可以看出，当永相端电压和电流计算出转子位置角θpy——转子极对数；磁体的励磁磁链和交、直轴电感确定n和转速ω，控制策略采用转子磁场定T——电磁转矩。后，电动机的转矩便取决于定子电流iem向控制，利用电压空间矢量SVPWM技磁场定向矢量控制实际上是对电的空间矢量电流，故控制id术产生PWM控制信号来控制功率驱动机定子电流矢量相位和幅值控制，和i便可以控制电动机的转矩。电流iqd动逆变电路。把检测到的定子相电流转化到与转子称为励磁电流，文中主要讲述i＝０的d2PMSM的数学模

5、型和矢量旋转磁场同步的坐标系中，并使电机控制策略。根据永磁体在电动机转子上i582006年第9期AutomaticControl自动控制位置的不同，可分为凸极式和嵌入式块，PI调节模块以及空间矢量PWM生的电压方程式（1），可推导得出：两种，以凸极式转子结构的永磁同步成模块等，并且采用的算法由相应的arc（9）电动机为控制对象，这种电机的重要控制模块实现。虽然各种变换需大量其中：特点是交、直轴的主电感相等（L＝L）的计算，但DSP芯片TMS240LF2407A，dqq并且只存在电磁转矩而没有磁阻转矩。的每条指令3

6、3ns的高速运算能力，再当id＝0时，从电动机端口看，相当于配以简单的外围电路，使复杂的控制由此可知转子位置角可用定子端一台他励直流电动机，定子电流只有算法和系统的实时计算成为可能，而电压、s电流以及转速来表示。=对于凸极u交轴分量，且定子磁动势空间矢量与无需采用传统的查表方式，从而使控式转子结构的永磁同步电动机，N=由于永磁体磁场空间矢量正交，电机的定制精度更高，并且所有功能可全部由，故转速w可以由下式得出r子电流空间矢量is与d轴夹角β=90°，软件来实现。（10）由式（3）可知，此时电磁转矩中只有3PMSM

7、的无传感器算法将式（10）代入式（9）中则可得转矩分量，其值为为提高系统的效率、可靠性、降低到转子位置角。L这种方法主要在于运算（5）成本，需要取消位置传感器。无传感器简单且无延迟，动态响应较快，重要的也就是说定子电流矢量与d轴夹控制系统是利用电机绕组的有关电信是运用这种方法时最好结合电机参数角等于或与q轴重合时可获得最大转号，通过适当的方法估算出转子的位的在线辩识，因为此计算方法对电机vTDC参数的准确性要求很高，随着电机运i＊v＊v＊n°sqsqsaPIPI行状况的变化其参数会发生一定的变nPARK化，这样便

8、导致转速和转子位置的估SVPWM三相逆变器逆变换i＊＝0v＊sdsd算值偏离真实值。PIv＊sβvvvabcii4PMSM控制系统的硬件组sqsa成和软件设计iPARK变换iclarke变换sdβs4.1控制系统的硬件组成由于TMS320LF2407片内集成了θPMSM转角位置与速度大量用于电机控制的外围电路，故由估算其组成的系统外围电路比较简单，主图2矢量控制系统框图要