大扭矩永磁同步电机线性化驱动系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com炼油与化工2014年第3期REFININGANDCHEMICALINDUSTRY21大扭矩永磁同步电机线性化驱动系统设计郝雪梅(大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163714)摘要：传统异步电机拖动系统中的齿轮减速结构复杂、设备成本高、传动效率低。文中设计了基于DSP数字信号处理技术和大扭矩永磁同步电机技术相结合的数字化驱动系统。该系统采用STM32处理器，结合PMSM的永磁特性、空间磁场定性控制技术，构建了高性能、低成本的控制系统。关键词：DSP；永磁同步电机；驱动系统；STM32中图分类号：TP2

2、73文献标识码：B文章编号：1671—4962(2014)03—0021—02永磁同步电动机以其体积小、效率高、功率密(3)按照控制环上一次迭代计算出的变换角，度大等优点而成为最具竞争力的电动汽车牵引电来旋转二轴系统使之与转子磁通对齐和变量经过机，目前在电动汽车上已得到了广泛的应用。永Park变换可得到I和I。I和I为变换到旋转坐磁同步电机组成的闭环调速系统可以实现优良的标系下的正交电流，在稳态条件下，I和I是常量。动态性能、高精度和很宽的调整范围，在要求高性(4)误差信号由I和I的实际值和各自的参能、快速响应的场合具有很好的应用前

3、景⋯。考值进行比较而获得。I的参考值控制转子磁通；在加入了DSP数字信号处理技术后的数字化I的参考值控制电机的转矩输出；误差信号是到PI伺服驱动系统不仅改善了传统模拟驱动系统的低控制器的输入；控制器输出的V和V为要施加到效率、低可靠性、分散性大等缺点，还更好的发挥电机上的电压矢量。了数字化控制技术在控制精度、灵敏度上的优势，(5)通过位置和速度计算出变换角度0，其中使得驱动系统结构更加简单、性能却更加可靠，充i、i。、V和V。是中间参数，作用是表明下一个电压分体现了数字化伺服控制系统的灵活性。矢量在何处。1PMSM的矢量控制(6)通

4、过使用新的角度0，可将PI控制器的V假设电机的磁路不饱和，且磁滞和涡流损耗V输出值逆变到静止参考坐标系，经Park逆变换不计，空间磁场呈正弦分布的条件下，在同步旋转计算出下1个正交电压值V和V。。体系中，对于永磁同步电动机，采用磁场定向控(7)V和V的值经过Clarke逆变换得到3制。相值V、V和V。，该3相电压值可用来计算新的2系统设计PWM占空比值，已生成所期望的电压矢量]。该设计采用的是STM32一F103VCH6主控技术3系统硬件设计芯片加上PM80OHSA120智能功率模块为系统核3．1处理器模块心，硬件部分的组成主要有处

5、理器模块和检测模STM32FlO3VCH6是基于Cortex—M3内核的新块，主要包括霍尔电流检测、旋转变压器接口电型32位闪存微控制器，拥有三级流水线和分支预路；主电路，主要由整流、软启动、滤波、制动电路、测功能，最高工作频率为72MHz，可以满足本系统开关电源及其他模块由多路AC／DC转换、直流母处理速度和实时性的需求，有两个高性能的12位线电压保护、温度检测保护等电路组成。的16通道A／D转换器、2个l6位专为电机驱动设该系统的控制过程包括7项内容。计的内嵌死区控制6-PWM定时器，片上还集成有(1)对三相定子电流的测量，能够

6、得出i和iSPI、USB等丰富的外设和接口。该系统充分利用的大小，再通过三相电流矢量和为O的关系可以得了STM32的片上资源，利用它来接收、处理电流、出i的值。位置等反馈信号，接收、处理各种出错保护信号，(2)三相电流经过CLAREK变换到二轴系统，执行电机控制算法等。得到变量i和i口，二者是相互正交的电流矢量。3．2检测模块学兔兔www.xuetutu.com炼油与化工22REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第25卷检测模块主要包括电流检测电路和位置检测电路。其中电流检测采用莱姆电流型霍尔传感器LT308一s7，

7、其具有抗干扰能力强、灵敏度高、线性度好、温漂小等优点。为了减小在电流较弱时的检测误差，传感器输出的电流信号经过精密电阻采样后转换为电压信号Vi，经过电压跟随电路、三级放大电路和肖特基二极管钳位电路，输出电压到STM32的A／D模块进行处理。其中开关芯片由STM32控制，用于调整电流检测电路增益，小电流图1系统主电路选择大增益，大电流反之。由于大扭矩电机额定PWM中断子程序和外部中断保护子程序等]。其电流可达232A，若检测电路增益不可调，则当电中PWM中断子程序是控制系统核心，主要完成对流较弱时检测电路的放大增益相对较小，电流的转子

8、电流和速度的采集与处理、PID调节、电压矢检测精度会降低，而采用增益可调的检测电路可量的计算与选择、PWM发生等。外部中断子程序以在电流较弱时提高增益，从而减小检测误差，提主要包括母线电压过、欠压保护、启动保护和温度高电流检测的分辨率