该控制器的主体核心采用TMS320F2406 DSP(U4)进行程序编程,以实现对永磁同步电机实行磁场定向控制。对永磁同步电机实行磁场定向控制的原理框图如图3。
通过电流传感器测量逆变器输出的定子电流iA、iB,经过DSP的A/D转换器转换成数字量,并利用iC=-(iA+ iB)计算出iC。通过Clarde变换将电流iA、iB、iC变换成旋转坐标系中的直流分量isq、isd,isq、isd作为电流环的负反馈量。
利用增量式编码器测量电动机的机械转角位移qm,并将其转换成电角度qe和转速n。电角度qe用于参与Park变换和逆变换的计算。转速n作为速度环的负反馈量。
给定转速nref与转速反馈量n的偏差经过速度PI调节器,其输出作为用于转矩控制的电流q轴参考分量isqref。isqref和isdref(等于零)与电流反馈量isq、isd的偏差经过电流PI调节器,分别输出dq旋转坐标系的相电压分量Vsqref和Vsdref。Vsqref和Vsdref再通过park逆变换转换成a b直角坐标系的定子相电压矢量的分量Vsaref和Vsbref。
当定子相电压矢量的分量Vsaref、Vsbref和其所在的扇区数已知时,就可以利用电压空间矢量SVPWM技术,产生PMW控制信号来控制逆变器。
以上操作可以全部采用软件来完成,从而实现三相永磁同步伺服电动机的全数字实时控制。
驱动器
驱动器是系统的功率变换部分,是驱动电机运转的关键部分,该部份包括整流、逆变、前置驱动、SVPWM驱动输出、电流检测及多种保护功能。硬件电路如图4所示。
电流环的运算需要DSP对电机相电流的检测 ,该系统设计只需要采集两相的电流(图3中iA,iB),根据电流定理就可以知道第三相的电流了。本系统所采用电流传感器为LEM(莱姆)公司的LTS6-NP,如图4中U2,U3,其为霍尔型电流传感器。