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2017-01-05
伺服永磁同步電機控制單元是整個交流伺服系統(tǒng)的核心,實現(xiàn)系統(tǒng)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩和電流控制器。所采用的數(shù)字信號處理器(dsp)除具有快速的數(shù)據(jù)處理能力外,還集成了豐富的用于電機控制的專用。
集成電路,如a/d轉(zhuǎn)換器、pwm發(fā)生器、定時計數(shù)器電路、異步通訊電路、can總線收發(fā)器以及高速的可編程靜態(tài)ram和大容量的程序存儲器等。伺服驅(qū)動器通過采用磁場定向的控制原理(foc) 和坐標變換,實現(xiàn)矢量控制(vc),同時結(jié)合正弦波脈寬調(diào)制(spwm)控制模式對電機進行控制。永磁同步電動機的矢量控制一般通過檢測或估計電機轉(zhuǎn)子磁通的位置及幅值來控制定子電流或電壓,這樣,電機的轉(zhuǎn)矩便只和磁通、電流有關(guān),與直流電機的控制方法相似,可以得到很高的控制性能。對于永磁同步電機,轉(zhuǎn)子磁通位置與轉(zhuǎn)子機械位置相同,這樣通過檢測轉(zhuǎn)子的實際位置就可以得知電機轉(zhuǎn)子的磁通位置,從而使永磁同步電機的矢量控制比起異步電機的矢量控制有所簡化。
伺服驅(qū)動器控制交流伺服永磁電機(pmsm)伺服驅(qū)動器在控制交流永磁伺服電機時,可分別工作在電流(轉(zhuǎn)矩)、速度、位置控制方式下。系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框由于交流永磁伺服電機(pmsm)采用的是永久磁鐵勵磁,其磁場可以視為是恒定;同時交流永磁伺服電機的電機轉(zhuǎn)速就是同步轉(zhuǎn)速,即其轉(zhuǎn)差為零。這些條件使得交流伺服驅(qū)動器在驅(qū)動交流永磁伺服電機時的數(shù)學模型的復雜程度得以大大的降低。從圖4可以看出,系統(tǒng)是基于測量電機的兩相電流反饋(ia、ib)和電機位置。將測得的相電流(ia、ib)結(jié)合位置信息,經(jīng)坐標變化(從a,b,c坐標系轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子d,q坐標系),得到id、iq分量,分別進入各自得電流調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過反向坐標變化(從d,q坐標系轉(zhuǎn)換到a,b,c坐標系),得到三相電壓指令??刂菩酒ㄟ^這三相電壓指令,經(jīng)過反向、延時后,得到6路pwm波輸出到功率器件,控制電機運行。系統(tǒng)在不同指令輸入方式下,指令和反饋通過相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)器,得到下一級的參考指令。在電流環(huán)中,d,q軸的轉(zhuǎn)矩電流分量(iq)是速度控制調(diào)節(jié)器的輸出或外部給定。而一般情況下,磁通分量為零(id=0),但是當速度大于限定值時,可以通過弱磁(id《0),得到更高的速度值。
從a,b,c坐標系轉(zhuǎn)換到d,q坐標系有克拉克(clarke)和帕克(park)變換來是實現(xiàn);從d,q坐標系轉(zhuǎn)換到a,b,c坐標系是有克拉克和帕克的逆變換來是實現(xiàn)的。
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