永磁同步电动机矢量控制,硬件部分
永磁同步电机的矢量控制系统
永磁同步电机的矢量控制系统一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展，电机作为核心动力设备，在各种机械设备和工业自动化系统中扮演着至关重要的角色。
其中，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的控制性能等优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、机床设备等领域。
为了实现永磁同步电机的精确控制，提高其运行效率和稳定性，矢量控制（Vector Control）技术被引入到永磁同步电机的控制系统中。
本文将对永磁同步电机的矢量控制系统进行深入探讨。
文章将简要介绍永磁同步电机的基本结构和运行原理，为后续的矢量控制理论奠定基础。
接着，文章将重点阐述矢量控制的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。
文章还将分析矢量控制系统中的传感器选择、参数辨识以及控制策略优化等问题，以提高系统的控制精度和鲁棒性。
通过本文的研究，读者可以对永磁同步电机的矢量控制系统有一个全面而深入的了解，为实际应用中提高永磁同步电机的控制性能提供理论支持和指导。
本文还将探讨未来永磁同步电机矢量控制系统的发展趋势和挑战，为相关领域的研究者和工程师提供有价值的参考信息。
二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种高效、高性能的电机类型，其工作原理基于电磁感应和磁场相互作用。
PMSM的核心组成部分包括定子、转子和永磁体。
定子通常由三相绕组构成，负责产生旋转磁场；转子则装有永磁体，这些永磁体在定子产生的旋转磁场作用下，产生转矩从而驱动电机旋转。
PMSM的工作原理可以简要概括为：当定子三相绕组通入三相交流电时，会在定子内部形成旋转磁场。
由于转子上的永磁体具有固定的磁极，它们在旋转磁场的作用下会受到力矩的作用，从而使转子跟随定子磁场的旋转而旋转。
通过控制定子电流的相位和幅值，可以精确控制旋转磁场的转速和转向，从而实现对PMSM的精确控制。
汽车永磁同步电动机控制方法
汽车永磁同步电动机控制方法大家好呀！今天咱就来好好唠唠汽车永磁同步电动机的控制方法这事儿。
汽车永磁同步电动机可是汽车动力系统里的关键家伙，控制好了它，那汽车的性能就能更上一层楼啦。
下面咱就来具体看看有哪些控制方法哈。
一、矢量控制法。
矢量控制法就像是给电动机装上了一个超级智能的导航系统。
它的核心思路呢，就是把电动机的电流分解成两个部分，一个是用来产生磁场的励磁电流，另一个是用来产生转矩的转矩电流。
这样一来，咱就可以像控制两个独立的变量一样，对电动机的磁场和转矩进行精准的控制啦。
比如说，当汽车需要加速的时候，咱就可以通过调整转矩电流，让电动机输出更大的转矩，让汽车“嗖”地一下就跑起来。
而当汽车在高速行驶的时候呢，咱可以适当调整励磁电流，让电动机的磁场更稳定，这样汽车就能更平稳地跑啦。
这种控制方法的优点就是控制精度高，响应速度快，就像给汽车装上了一双敏锐的眼睛和一双灵活的脚，让它能根据不同的路况和驾驶需求做出快速准确的反应。
不过呢，矢量控制法也有它的小缺点。
它对电动机的参数依赖性比较强，如果电动机的参数发生了变化，比如说因为温度升高导致电阻变化了，那控制效果可能就会受到一些影响。
这就好比导航系统的地图数据不准确了，那导航可能就会出点小岔子。
所以在实际应用中，咱还得经常对电动机的参数进行监测和修正，确保矢量控制法能一直发挥出它的最佳效果。
二、直接转矩控制法。
直接转矩控制法呢，就像是一个直来直往的实干家。
它直接对电动机的转矩和磁通进行控制，不需要像矢量控制法那样进行复杂的坐标变换。
这种控制方法的优点就是结构简单，动态响应快。
想象一下，当汽车突然遇到一个陡坡需要爬坡的时候，直接转矩控制法就能迅速地调整电动机的转矩，让汽车轻松地爬上坡去，就像一个大力士一样。
而且它的控制算法相对简单，实现起来也比较容易，成本也比较低。
这对于汽车制造商来说，可是个不小的优势呢。
但是呢，直接转矩控制法也有它的不足之处。
它的转矩脉动比较大，就好像汽车在行驶过程中会时不时地抖一下，这会影响到汽车的乘坐舒适性。
《2024年永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》范文
《永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》篇一摘要：随着科技的发展和工业自动化水平的不断提高，永磁同步电机因其高效率、高精度和良好的控制性能被广泛应用于工业领域。
本文详细探讨了永磁同步电机矢量控制系统的基本原理，深入研究了其系统设计、实现过程及其在实际应用中的表现。
通过分析永磁同步电机的工作特性，我们提出了一种先进的矢量控制策略，以优化电机控制系统的性能。
一、引言永磁同步电机（PMSM）作为现代电机技术的代表，因其结构简单、高效和可靠性高等特点，在电动汽车、工业机器人等领域得到广泛应用。
为了满足高性能应用需求，开发高效的控制系统是关键。
本文研究的重点在于矢量控制系统的设计与优化，通过这种控制系统能够更精确地控制电机的工作状态和输出。
二、永磁同步电机的工作原理与特性永磁同步电机由定子和转子两部分组成，其工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律。
转子上的永磁体产生恒定磁场，而通过调节定子电流产生的磁场与转子磁场同步，从而驱动电机转动。
PMSM具有高效率、高转矩/质量比和高速度等特点，且能在宽广的调速范围内运行。
三、矢量控制系统的基本原理与优势矢量控制技术是现代电机控制的核心技术之一。
它通过精确控制电机的电流和电压，实现对电机转矩的精确控制。
与传统的标量控制相比，矢量控制具有更高的控制精度和更好的动态响应性能。
在永磁同步电机中应用矢量控制技术可以大大提高电机的效率和输出转矩性能。
四、永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现本节将详细描述矢量控制系统设计的各个环节，包括硬件设计、软件算法以及整体系统架构的设计。
在硬件设计部分，包括电机的选择、驱动器的设计以及传感器配置等；在软件算法部分，将详细介绍矢量控制的算法原理和实现过程；在整体系统架构设计部分，将讨论如何将硬件与软件相结合，形成一个高效稳定的控制系统。
五、系统性能分析与优化本节将通过实验数据和仿真结果来分析系统的性能表现，并针对可能存在的问题进行优化。
我们将通过对比优化前后的系统性能指标（如响应速度、稳态误差等），来验证优化措施的有效性。
永磁同步电机矢量控制分析
永磁同步电机矢量控制分析一、本文概述永磁同步电机（PMSM）作为一种高性能的电机类型，在现代工业、交通以及新能源等领域的应用日益广泛。
其矢量控制技术，即通过对电机电流的精确控制，实现对电机转矩和磁场的独立调节，从而实现电机的高效、稳定运行。
本文旨在全面分析永磁同步电机的矢量控制技术，包括其基本原理、控制策略、实现方法以及在实际应用中的优缺点，为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考。
本文将对永磁同步电机的基本结构和工作原理进行简要介绍，为后续的分析奠定理论基础。
然后，将重点讨论矢量控制技术的理论基础和实现方法，包括空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术、电流环和速度环的设计与控制策略等。
在此基础上，本文将深入分析矢量控制技术在永磁同步电机中的应用，包括其在提高电机效率、优化动态性能以及提升系统稳定性等方面的作用。
本文还将对矢量控制技术在永磁同步电机应用中的挑战和前景进行探讨。
一方面，将分析当前矢量控制技术在实际应用中面临的主要问题，如参数敏感性、控制复杂度以及成本等；另一方面，将展望未来的发展趋势，如智能化、集成化以及优化算法的应用等。
本文将对永磁同步电机矢量控制技术的未来发展提出展望，以期为该领域的进一步研究和应用提供参考。
二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种高效、高功率密度的电机，广泛应用于电动汽车、风力发电、工业自动化等领域。
其基本原理主要基于电磁感应和磁场相互作用。
PMSM的核心部件是永磁体，这些永磁体通常嵌入在电机的转子中，形成固定的磁场。
当电机通电时，定子中的电流会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与转子中的永磁体磁场相互作用，使得转子开始旋转。
通过精确控制定子中的电流，可以实现对转子旋转速度、方向和扭矩的精确控制。
在PMSM中，矢量控制是一种重要的控制策略。
矢量控制通过独立控制电机的磁通和扭矩分量，实现了对电机的高效、高性能控制。
永磁同步电机矢量控制
永磁同步电机矢量控制在交流传动系统中，为了实现高精度、高动态性能的速度和位置控制，通常采用磁场定向矢量控制或直接转矩控制。
无论采取哪种控制方案，都需要测量转子的位置和速度，这一般是通过传感器(旋转变压器、编码器、解算器和测速发电机)来实现。
但是，这类传感器有安装、电缆连接、故障等问题，降低了系统的可靠性，特别是在高速、超高速传动控制中，机械式传感器实现困难，更有结构、价格等问题，这都限制了其应用范围。
为了解决机械传感器带来的各种缺陷，许多学者开展了无传感器控制技术的研究，其主要思想是利用电机绕组中的有关电信号，通过适当的方法估算出转子的位置和转速，实现转子位置的自检测。
在各种转子位置和速度的检测方法中大多数都是通过检测基波反电势来获得转子的位置信息[1-3]。
这种基于基波激励的方法虽然实施简单，但在零速或低速时会因反电势过小或根本无法检测而失败，故多只适用于高转速运行。
另外，由于这些方法要利用基波电压和电流信号来计算转子位置和速度，因此对电机参数变化很敏感，鲁棒性差。
为了在包括零速在内所有速度下都能获得精确的转子位置信息，一些文献提出了转子凸极追踪法[4-6]。
这种方法要求电机具有一定程度的凸极性，而且需注入持续高频激励。
由于这种方法追踪的是电机转子的空间凸极效应，因此对电机参数的变化不敏感，鲁棒性好。
高频信号注入法的基本原理是在电机中注入特定的高频电压(电流)信号，然后检测电机中对应的电流(电压)信号以确定转子的凸极位置。
但这些转子位置估计方法活或多或少存在以下问题：无法确定转子初始位置；低速段精度较差；过于依赖电机参数；算法复杂、计算量大，需要高速运算处理器，实现困难，效果也不尽人意。
本文提出了一种新型的转子位置检测方法，在定子绕组的适当位置安装一个锁定型霍尔传感器。
通过适当的处理，可以提取转子位置信号和转速信号。
该方法简单易行，在转速稳定时精度高，检测到的转子位置信号误差小，并且每一个机械角度都可以对误差量进行修正，减少累计误差，保证测量精度。
永磁同步电机矢量控制
2.电压空间矢量PWM 的基本原理交流电动机输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩，将逆变器与电动机视为一个整体，以圆形磁场为目标来控制逆变器工作，这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
与直接的SPWM 技术相比，SVPWM 算法的优点主要有：1、SVPWM 优化谐波程度高，消除谐波效果好，可以提高电压利用率。
2、SVPWM 算法提高了电机的动态响应速度，同时减小了电机的转矩脉动。
3、SVPWM 比较适合于数字化控制系统。
如图1所示，A 、B 、C 分别表示在空间静止的电动机定子三相绕组的轴线,他们在空间上互差2π⁄3，三相定子相电压u a 、u b 、u c 分别加在三相绕组上，可以定义三个定子电压空间矢量U A (t)、U B (t)、U C (t),他们在时间上互差2π⁄3，并且在各自轴线上按正弦规律变化。
U A (t )=U m cos (ωt )U B (t )=U m cos(ωt−2π/3)U C (t )=U m cos(ωt +2π/3)A(e j 0)图2.1 电压空间矢量可以得到三相电压合成矢量为：U s =U A (t )+U B (t )e i2π/3+U C (t )e −i2π/3=32U m e ωt+π/2 从上式中可以看出，电压空间矢量U s 是以角速度ω逆时针旋转的一个电压矢量，其幅值为相电压幅值的1.5倍。
又当电动机转速较高时，由定子电阻所引起的压降可以忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量之间的关系可以写为：u s =dψsdt当电动机有三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹为圆形。
将ψs =ψs e iωt+iφ代入上式可以得到u s =ωψs e i(ωt+φ+π/2)由上式知u s 的方向与磁链矢量ψs 正交，当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续的按磁链圆的切线方向运动2π弧度，因此电机旋转磁场轨迹问题可以转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。
永磁同步电机控制原理
永磁同步电机控制原理在现代工业和日常生活中，电机扮演着至关重要的角色。
其中，永磁同步电机因其高效、高功率密度和良好的调速性能等优点，得到了广泛的应用。
要让永磁同步电机稳定、高效地运行，就需要对其进行精确的控制。
接下来，咱们就来详细了解一下永磁同步电机的控制原理。
永磁同步电机的结构相对简单，主要由定子和转子两部分组成。
定子上有三相绕组，通过通入三相交流电产生旋转磁场。
转子则由永磁体组成，其磁场与定子磁场相互作用，从而实现电机的转动。
要实现对永磁同步电机的控制，关键在于对定子电流的控制。
这是因为定子电流的大小、频率和相位直接决定了电机的运行状态。
在控制方法上，常见的有矢量控制和直接转矩控制两种。
矢量控制是一种较为经典且广泛应用的方法。
它的基本思想是将定子电流分解为励磁电流分量和转矩电流分量。
通过分别控制这两个分量，可以实现对电机磁通和转矩的独立控制。
就好像我们在开车时，既要控制油门来决定速度（类似于转矩），又要控制方向盘来决定方向（类似于磁通）。
具体来说，矢量控制需要先进行坐标变换。
将定子的三相电流通过克拉克变换和帕克变换，转换到旋转的dq 坐标系中。
在这个坐标系下，d 轴表示磁通方向，q 轴表示转矩方向。
然后，根据给定的转速和转矩指令，计算出 d 轴和 q 轴电流的参考值。
再通过电流调节器，控制实际的 d 轴和 q 轴电流跟随参考值。
这样就能实现对电机的精确控制。
直接转矩控制则是另一种有效的控制策略。
它直接对电机的转矩和磁通进行控制，不需要复杂的坐标变换。
通过检测电机的定子电压和电流，计算出电机的转矩和磁通，并与给定值进行比较。
然后根据比较结果，选择合适的电压矢量来控制电机的运行。
这种方法响应速度快，但控制精度相对矢量控制略低。
在实际的控制系统中，还需要考虑各种因素的影响。
例如，电机参数的变化、负载的扰动等。
为了提高系统的稳定性和鲁棒性，通常会采用一些先进的控制策略和技术。
比如，采用自适应控制算法，可以根据电机参数的变化实时调整控制参数，以保证控制性能。
永磁同步电动机矢量控制
永磁同步电动机矢量控制永磁同步电动机是一种新型的高性能电机，具有高效率、高功率密度、高转矩密度等特点，在工业和交通领域有广泛应用。
矢量控制是一种高级的控制方法，可以实现电机的高精度运行和性能优化。
本文将介绍永磁同步电动机矢量控制的结构和方法。
永磁同步电动机的结构包括永磁转子、定子绕组和控制器等几个部分。
永磁转子由永磁体和转子绕组组成，永磁体产生一个恒定的磁场，而转子绕组用于传导电流。
定子绕组是通过变频器提供的三相电流激励，产生旋转磁场。
控制器则根据电机的位置、速度和负载要求等信息，调节电机的电流和控制策略，实现对电机的控制。
永磁同步电动机的矢量控制方法主要包括电流控制、转子磁链观测、速度和位置估算等几个步骤。
电流控制是通过控制器提供的电流指令，调节电机的电流大小和相位，使电机的磁场与转子磁场同步，实现最大力矩输出。
转子磁链观测则通过计算电机的电流与磁场之间的关系，实时估算转子的磁链大小和位置，用于后续的控制。
速度和位置估算则是通过测量电机的转子位置和速度，采用信号处理和滤波算法，推算出电机的实际运行状态，用于控制器的反馈。
在矢量控制中，还可以应用一些高级控制技术，如预测控制、自适应控制和模型预测控制等，以进一步提高电机的性能和动态响应。
预测控制通过模型预测电机的状态和负载要求，优化控制策略，实现最佳性能。
自适应控制则是通过实时调节控制器的参数，使控制器能够适应电机的变化，提高控制性能。
模型预测控制则是通过建立电机的动态数学模型，预测未来一段时间的状态和输出，以实现最佳的控制性能。
综上所述，永磁同步电动机矢量控制是一种高级的电机控制方法，能够实现对电机的高精度控制和性能优化。
通过控制电机的电流和磁场，在不同的工况下实现最大力矩输出和高效能运行。
未来，随着控制算法和硬件技术的不断发展，永磁同步电动机矢量控制在各个领域将有更广泛的应用。
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机是一种常见的电动机型号，具有高效、能耗低等优点，在不少领域广泛应用，如空调、洗衣机、汽车等。
为了使电机工作更加稳定、可靠，需要对其进行控制，本文将介绍几种常见的永磁同步电机控制方法。
一、矢量控制方法
矢量控制方法也称为矢量调速，是对永磁同步电机进行控制的一种较为复杂的方法。
通过对电机的磁场和电流进行精细控制，可以实现电机速度和转矩的精准调节。
具体实现时，需要提取电机转子位置，进行磁场定向控制。
二、直接转矩控制方法
直接转矩控制方法是对电机电流进行直接调节的方法，可以实现对电机转矩的调节。
该方法操作简单，但控制效果较为粗糙，容易造成电机振动和噪音。
三、电压向量控制方法
电压向量控制方法通过调节电机的电压和相位，控制电机的速度和转矩。
该方法比直接转矩控制方法更加精准，但控制难度较大，计算量较大。
四、滑模控制方法
滑模控制方法是近年来发展的一种新型控制方法，可以实现低成本、高效率的电机控制。
该方法借助滑模变量实现对电机转速和转矩的控制，具有控制精度高、响应速度快等优点。
五、解析控制方法
解析控制方法也是近年来发展的一种新型控制方法，该方法是通过解
析电机的动态特性，设计控制器实现对电机的精准控制。
该方法适用于大功率电机控制，但计算量较大，难度较高。
以上是几种常见的永磁同步电机控制方法，不同的方法具有不同的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的控制方法。
随着科技进步和工业发展，永磁同步电机控制技术也将不断进步和发展。
开绕组永磁同步电机矢量控制
开绕组永磁同步电机矢量控制一、什么是开绕组永磁同步电机你能想象一下，开绕组永磁同步电机就像是个聪明又充满力量的小家伙，安安稳稳地坐在电动机的世界里，一转起来，电力十足。
简单来说，它就是一种使用了永磁体来产生磁场的电机，而且它的绕组是开的——这意味着电机的绕组在不同的区域内有特定的连接方式。
它不像传统的电机那样绕成一个闭合的线圈，而是通过开绕组设计来提升它的效率和控制性能。
你可能会想，这和普通电机有啥区别呢？其实开绕组永磁同步电机的优势就在于，它能提供更高的扭矩密度、更稳定的性能，像是电动汽车里的核心“发动机”之一，简直是个“体力小能手”。
但说实话，虽然它很厉害，控制起来也不简单。
电机一开机，就会产生磁场，这个磁场需要精准控制，才能保证电机的运行效率。
所以，咱们今天要聊的就是怎么让它跑得稳、跑得快——那就是通过“矢量控制”！二、矢量控制是什么矢量控制，听起来就有点高大上对吧？其实就是给电机“配个聪明的大脑”。
这种大脑的功能，就是通过对电机的电流进行精确的控制，让它在运行过程中时刻保持最佳的工作状态。
用点儿通俗的话说，就是你开车的时候，油门踩得太猛可能车子会失控，踩得太轻又跑不动。
而矢量控制就像是你的车载电脑，根据路况、油门、刹车等信息实时调整车辆的状态，让车子永远保持最佳的行驶状态，不急不慢，舒舒服服地开。
具体到开绕组永磁同步电机，它的矢量控制，就是通过精确调整电机定子电流的大小和方向，使得电机在任何情况下都能最大化地发挥效率。
这种控制方式不仅能够提升电机的性能，还能大大延长电机的使用寿命。
简直是“省油又省心”，电机跑得稳，控制得住，心情也愉快！三、开绕组永磁同步电机的矢量控制优势你可能会想，这么复杂的控制方式，有啥实际的好处吗？嗯，告诉你，这个好处可大了！矢量控制能够使电机的转矩更稳定。
就拿电动汽车来说，它要面临不同的驾驶条件——上坡、加速、停车等等，电机的表现必须灵活且精准。
而开绕组永磁同步电机通过矢量控制，就像是给电机配了一位驾驶专家，确保无论何时电机都能精准输出需要的动力。
永磁同步电机矢量控制总结
目录永磁同步电机数学模型........................................................................2永磁同步电动机矢量控制原理...............................................................3（SVPWM ）电压空间矢量PWM 控制原理.......................................................4SVPWM 控制算法. (5)1、计算扇区N ：............................................................................................82、计算作用时间1T 、2T ，并用X 、Y 、Z 表示：.....................................93、计算占空比：..........................................................................................104、求出切换点1cm T 、2cm T 、3cm T 。
.. (11)MATLAB 仿真实现SVPWM (12)1、判断扇区：..............................................................................................122、求出X 、Y 、Z ：.....................................................................................123、求出1T 、2T .............................................................................................134、求出切换点1cm T 、2cm T 、3cm T ...............................................................135、输出PWM 波形：. (14)永磁同步电动机矢量控制仿真.............................................................15PI 调节：.. (15)1、电流环：..................................................................................................162、转速环：.. (17)基于TMS320F2812程序实现： (18)永磁同步电机矢量控制总结永磁同步电机数学模型永磁同步电机最常用的方法就是q d-轴数学模型，为了建立正弦波永磁同步电机的数学模型，首先假设：忽略电动机铁芯的永磁饱和；不计电动机的涡流和磁滞损耗；电动机的电流为对称的三相正弦电流。
基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计共3篇
基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计共3篇基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计1基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计随着现代电子技术的发展，控制技术逐渐成为重要的研究领域。
永磁同步电机作为一种高效、稳定的电机，已经得到广泛应用。
而矢量控制技术，则可实现对永磁同步电机的精确控制，提高其效率和稳定性。
本文，我们将介绍基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计。
从系统架构、控制算法、硬件设计以及实验测试等方面，详细探究其原理和实现方法。
一、系统架构永磁同步电机矢量控制系统主要由两部分组成：控制器和电机。
其中，控制器采用DSP作为核心，运行矢量控制算法，将电机转速、位置等信息输入进行控制。
电机由永磁同步电机、驱动器和传感器组成。
二、矢量控制算法矢量控制算法主要包括两种：基于空间矢量分解的矢量控制和基于旋转矢量的矢量控制。
其中，基于空间矢量分解的矢量控制是通过将电机的空间矢量分解为定子和转子磁链矢量，控制其大小和相位差来实现永磁同步电机的转矩和转速控制；基于旋转矢量的矢量控制则是通过构建一个旋转矢量，并控制其与电机运动的相对位置来实现对电机的精确控制。
三、硬件设计在硬件设计方面，我们采用了一种小型化的设计方案，将DSP 与其他电路集成在一起，便于控制和维护。
电机驱动器采用了3相全桥逆变器，可实现对电机的相位和大小控制。
传感器为霍尔传感器，并通过反馈控制将电机转速等信息输入到控制器中。
四、实验测试为了验证所设计的永磁同步电机矢量控制系统的有效性，我们进行了实验测试。
通过转速和转矩测试，得到了电机在加速、减速、负载改变等情况下的运行特性。
实验结果表明，所设计的永磁同步电机矢量控制系统具有较高的控制精度和稳定性。
五、结论综上所述，基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计可实现对永磁同步电机的精确控制，提高其效率和稳定性。
对于电机控制领域的研究和应用具有一定的参考和借鉴价值本文介绍了基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究和设计。
永磁同步电机控制系统结构原理
永磁同步电机控制系统结构原理
永磁同步电机控制系统由以下几个主要部分组成：
1.传感器：用于测量电机的运行参数，如转速、电流、电压等。
常用的传感器
包括转速传感器、电流传感器、电压传感器等。
2.控制器：根据传感器测量的数据，计算出电机的控制信号。
控制器的类型有
很多，常用的控制器包括矢量控制器、直接转矩控制器等。
3.执行器：将控制器的控制信号转换为电机能够接受的形式。
常用的执行器包
括逆变器、电机等。
永磁同步电机控制系统的结构原理如下：
●传感器测量电机的运行参数。
●控制器根据传感器测量的数据，计算出电机的控制信号。
●执行器将控制器的控制信号转换为电机能够接受的形式。
●电机根据执行器输出的控制信号进行运行。
永磁同步电机控制系统可以实现电机的速度、转矩、位置等参数的控制。
控制系统的性能将直接影响电机的运行性能和效率。
永磁同步电机控制系统的控制策略有很多，常用的控制策略包括：
●矢量控制：将电机的转子坐标系转换为定子坐标系，并在定子坐标系下进行
控制。
矢量控制具有良好的控制性能，可以实现电机的快速、精准控制。
●直接转矩控制：直接对电机的转矩进行控制。
直接转矩控制具有较高的控制
速度，可以实现电机的快速响应。
永磁同步电动机矢量控制(结构及方法)
第2章永磁同步电机结构及控制方法2.1 永磁同步电机概述永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。
因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。
永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；按转子上有无起绕组，可分为无起动绕组的电动机(用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机)和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某以频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)。
异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼(起动)绕组的调速永磁同步电动机。
永磁同步伺服电动机的定子与绕组式同步电动机的定子基本相同。
但根据转子结构可分为凸极式和嵌入式两类。
凸极式转子是将永磁铁安装在转子轴的表面，如图 2-1(a)。
因为永磁材料的磁导率十分接近空气的磁导率，所以在交轴(q 轴)、直轴(d 轴)上的电感基本相同。
嵌入式转子则是将永磁铁安装在转子轴的内部，如图 2-1(b)，因此交轴的电感大于直轴的电感。
并且，除了电磁转矩外，还有磁阻转矩存在。
为了使永磁同步伺服电动机具有正弦波感应电动势波形，其转子磁钢形状呈抛物线状，其气隙中产生的磁通密度尽量呈正弦分布；定子电枢绕组采用短距分布式绕组，能最大限度地消除谐波磁动势。
永磁体转子产生恒定的电磁场。
当定子通以三相对称的正弦波交流电时，则产生旋转的磁场。
永磁同步电动机矢量控制,硬件部分
3.1 DSP芯片的基本特征数字信号处理器(Digital Signal Prcessor)，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器。
自1979 年诞生以来，短短二十年时间，DSP显示了巨大的应用潜力，在信号处理、通信、语言、图形图像、军事、仪器仪表、自动控制、家用电器等领域，得到广泛的应用，起着不可替代的作用，其主要应用特点是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
DSP一般具有如下一些特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和数据空间分离，可以同时访问指令和数据；(3)片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；(4)具有低开销或大开销循环及跳转的硬件支持；(5)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器，可以并行执行多个操作；支持流水线操作，使取值、译码和执行等操作可以重叠执行。
在自动控制系统中，DSP的高速计算能力显示了比一般微处理器更多的优点，具有广阔的应用前景。
利用DSP的高速计算能力可以增加采样速度和完成复杂的信号处理和控制算法，Kalman滤波、自适应控制矢量控制、状态观测器等复杂算法利用 DSP芯片可以方便地实现。
DSP的信号处理能力还可用来减少位置、速度、磁通等传感器，无传感器运行之所以成为可能。
在自适应系统中，系统参数和状态变量通过状态观测器的计算可采用DSP有效地实现。
同样，由于高运算速度，DSP也可有效地用于神经之网络和模糊逻辑化地运动控制系统。
在实际工程应用中，DSP的高速能力还可以消除噪声污染和不精确的输入及反馈信号数据，对要求速度较快的 PWM控制算如空间矢量算法。
3.2 DSP在电机矢量控制中所起的作用(1)接收由光学编码器输入的两相增量数字脉冲信号 A、B；a．将两相信号进行四倍频；b．形成位置信号C．形成速度信号d．根据两相信号边沿变化的先后次序，判别电机旋转方向。
(2)根据光学编码器输人的信号 A、B、U、V、W粗略确定和精确确定转子磁极轴线相对于A相绕组轴线的转角。
三相永磁同步电动机的矢量控制
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三相永磁同步电动机的矢量控制
dψ f j r d j r ψfe e jr ψ f dt dt 等式右边第一项是变压器电动势项，因ψf为恒值，故为零 ；
第二项是运动电动势项，是因转子磁场旋转产生的感应电 动势，通常又称为反电动势。 定子电压的矢量方程式
di s us R si s Ls j r ψ f dt
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三相永磁同步电动机的矢量控制
定子电压的矢量方程式
量。
di s us R si s Ls j r ψ f dt 其等效电路如图3-8，图中， e0 jr ψf 为感应电动势矢
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三相永磁同步电动机的矢量控制
如图3-4为两极面装式PMSM 结构图。 电压电流正方向一致(按照电 动机原则)将正向电流流经的 一相绕组产生的正弦波磁动 势的轴线定义为相绕组的轴 线，并将A相轴线作为ABC 轴系的空间参考坐标。
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三相永磁同步电动机的矢量控制
如图3-5为两极插入式PMSM结 构图。 电压电流正方向一致(按照电动 机原则)将正向电流流经的一相 绕组产生的正弦波磁动势的轴 线定义为相绕组的轴线，并将 A相轴线作为ABC轴系的空间 参考坐标。
Ls称为同步电感， Ls=Lsσ+Lm。
对于ψB、ψC，同样也可以有ψA的形式。
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三相永磁同步电动机的矢量控制
所以
A i A fA B Ls Lm i B fB i C C fC
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三相永磁同步电动机的矢量控制
永磁同步电动机的矢量控制
永磁同步电动机的矢量控制1 绪论1.1 电气伺服系统发展现状和动向自从上个世纪60年代，电气伺服系统取代了大部分的电液伺服传动系统成为伺服系统的主要形式。
按驱动装置的执行电动机类型来分,通常分为直流(DC)伺服系统和交流 (AC)伺服系统。
直流伺服系统发展早,70年代已经实用化,在各类机电一体化产品量使用各种结构的DC伺服电动机。
直流伺服系统控制简单,灵活实现正反转,调速围宽,稳定性高,响应速度快，无超调,定位精度和跟踪精度高。
但是直流伺服系统也有难以克服的缺点;直流电动机转子绕组的发热大，影响与其相连接的丝杠精度;采用机械换向会产生电火花,直流伺服系统难以工作在易燃、易爆的工作场合;高速运行和大容量设计受到机械换相器的限制;电刷和换向器易磨损,日常维护工作量大;结构复杂，制造困难,成本高等。
机械换向器的存在是造成以上问题的主要原因。
交流电机没有机械换向器，克服了直流电机的缺点。
进入20世纪80年代后,功率电子器件和微电子技术水平得到迅速提高,基于先进控制理论、电力电子器件和微处理器的发展,交流伺服控制技术日趋成熟。
交流伺服系统以其体积小,转动惯量最小,耐高速,可频繁起制动,过载能力强,瞬时输出转矩大,对环境适应性强,运行可靠性高，无需维护等特点而广泛适用于CNC和工业机器人等工业领域。
到了90年代,交流伺服系统己经在许多场合取代了直流伺服系统，某些性能甚至超过了直流伺服系统，从而出现了取代直流伺服系统成为电气伺服系统主体的趋势。
目前国外交流伺服系统研究正向着数字化、智能化、网络化、绿色化的方向发展：高性能和全数字化伺服系统是当代交流伺服系统发展的趋势，这种系统被广泛应用在高精度数控机床、机器人、特种加工装备和精细进给系统中。
由于微电子技术的发展,微处理器的运算速度不断提高,功能不断增强，特别在电机控制专用DSP芯片出现后，全数字伺服系统在实现电流控制、速度控制和位置控制全部数字化的同时,极大的增强了伺服系统设计和使用的灵活性。
永磁同步电机的矢量控制系统
永磁同步电机的矢量控制系统永磁同步电机的矢量控制系统永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种在工业领域广泛使用的电机。
由于其出色的动态响应和高效率，它已经成为众多应用中的首选。
然而，PMSM的控制却是一个复杂的问题，需要一种高级的控制策略来实现其最佳性能。
矢量控制系统（Vector Control System）正是为了满足这一需求而被引入。
矢量控制是一种基于数学模型的控制方法，旨在使电机的转矩、速度和位置具有优异的性能。
从根本上讲，矢量控制系统通过将电机的状态表示为一个矢量来处理电机运行。
这个矢量通常包括转矩矢量和磁通矢量，用于描述电机的转速和磁场方向。
在矢量控制系统中，电机的数学模型是基础。
它以电机的转子位置和转子与定子磁场之间的相对位置作为输入，输出电机的状态，如转矩、速度和位置。
其中，转子位置传感器是矢量控制系统的重要组成部分，用于获取电机转子的精确位置信息。
虽然有一些技术可以在缺少转子位置传感器的情况下实现矢量控制，但它们通常会导致系统性能的降低。
矢量控制系统的核心是控制算法。
在运行过程中，控制算法会根据电机的输入和输出状态进行计算，并输出控制信号来调节电机的运行。
其中，最常用的控制算法是电流环和转速环。
电流环用于控制电机的输出电流，确保电机的电流与期望电流保持一致。
转速环用于控制电机的转速，通过调整输出信号以匹配期望转速。
在矢量控制系统中，控制算法还包括一个磁通定向控制器。
磁通定向控制器的目标是使电机的磁通矢量始终与旋转磁场保持一致。
为了实现这一目标，磁通定向控制器需要获取电机的转子位置信息，并根据该信息来调整电机的输出电流。
通过将电机的磁通矢量与旋转磁场保持一致，磁通定向控制器可以实现电机的精确控制，并提供最佳的动态响应和高效率。
除了控制算法，矢量控制系统还包括一些辅助模块，如速度和位置估算器。
速度估算器用于估算电机的转速，通过处理电机的反馈信号和控制信号来计算转速。
永磁同步电机矢量控制的实现
永磁同步电机矢量控制的实现永磁同步电机矢量控制的实现永磁同步电机是一种高效、高功率密度和高可靠性的电机，在工业领域中得到了广泛的应用。
为了提高永磁同步电机的性能，矢量控制技术被引入其中。
本文将详细介绍永磁同步电机矢量控制的实现过程，并探讨其优势和应用。
一、永磁同步电机矢量控制的原理永磁同步电机矢量控制的基本原理是通过控制转子磁场的方向和大小，使得转子磁场与定子磁场同步，并使转子磁场随时按照需要调整，从而实现电机的高精度控制。
具体来说，永磁同步电机矢量控制主要包括速度环控制和定子电流环控制两个环节。
1.1 速度环控制速度环控制是永磁同步电机矢量控制的核心环节，其目的是使电机的转速能够稳定地跟踪给定的速度指令。
其中，速度环控制主要包括速度估计和速度控制两个部分。
速度估计是通过测量电机的电流和电压信号，利用数学模型或滤波器等方法估计电机的转速。
估计出的转速信号可以作为反馈信号输入到速度控制器中，用于判断电机的转速与给定速度之间的偏差，从而进行相应的控制。
速度控制是根据估计出的转速信号和给定速度信号之间的差值，结合控制算法，对电机的输入电压或电流进行调整，使得转速能够稳定地跟踪给定的速度指令。
1.2 定子电流环控制定子电流环控制是永磁同步电机矢量控制的另一个重要环节，其目的是控制电机的定子电流，从而调节定子磁场的大小和方向，实现电机的角度和转矩控制。
定子电流环控制主要包括定子电流测量、电流控制和电流反馈等步骤。
定子电流测量是通过对电机的电流进行采样和测量，得到准确的定子电流值。
电流采样可以采用采样电阻、霍尔传感器等方式来完成。
电流控制是根据得到的定子电流值与给定的电流指令之间的差值，结合控制算法，对电机的输入电压或电流进行调整，从而使得电机的定子电流能够稳定地跟踪给定的电流指令。
电流反馈是将测量得到的定子电流值作为反馈信号输入到电流控制器中，以实现定子电流与给定电流之间的闭环控制。
二、永磁同步电机矢量控制的优势永磁同步电机矢量控制相较于传统的驱动方式，具有以下几个优势：2.1 高动态性能通过精确控制转子磁场的方向和大小，永磁同步电机矢量控制能够实现电机的高精度控制和快速响应。
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3、1 DSP芯片得基本特征数字信号处理器(Digital Signal Prcessor),就是一种特别适合于进行数字信号处理运算得微处理器。
自1979 年诞生以来,短短二十年时间,DSP显示了巨大得应用潜力,在信号处理、通信、语言、图形图像、军事、仪器仪表、自动控制、家用电器等领域 ,得到广泛得应用,起着不可替代得作用 ,其主要应用特点就是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
DSP一般具有如下一些特点 :(1)在一个指令周期内可完成一次乘法与一次加法;(2)程序与数据空间分离,可以同时访问指令与数据;(3)片内具有快速 RAM,通常可通过独立得数据总线在两块中同时访问;(4)具有低开销或大开销循环及跳转得硬件支持;(5)具有在单周期内操作得多个硬件地址产生器,可以并行执行多个操作;支持流水线操作,使取值、译码与执行等操作可以重叠执行。
在自动控制系统中,DSP得高速计算能力显示了比一般微处理器更多得优点 ,具有广阔得应用前景。
利用DSP得高速计算能力可以增加采样速度与完成复杂得信号处理与控制算法,Kalman滤波、自适应控制矢量控制、状态观测器等复杂算法利用 DSP芯片可以方便地实现。
DSP得信号处理能力还可用来减少位置、速度、磁通等传感器,无传感器运行之所以成为可能。
在自适应系统中,系统参数与状态变量通过状态观测器得计算可采用DSP有效地实现。
同样,由于高运算速度,DSP也可有效地用于神经之网络与模糊逻辑化地运动控制系统。
在实际工程应用中,DSP得高速能力还可以消除噪声污染与不精确得输入及反馈信号数据,对要求速度较快得 PWM控制算如空间矢量算法。
3、2 DSP在电机矢量控制中所起得作用(1)接收由光学编码器输入得两相增量数字脉冲信号 A、B;a.将两相信号进行四倍频;b.形成位置信号C.形成速度信号d.根据两相信号边沿变化得先后次序,判别电机旋转方向。
(2)根据光学编码器输人得信号 A、B、U、V、W粗略确定与精确确定转子磁极轴线相对于A相绕组轴线得转角。
(3)速度比较,并给出转矩参数数据及作校正补偿计算。
(4)接受模拟量得实际得三相电流,并将其作数字化处理,然后作三相／两相变换。
(5)将电流命令信号与实际电流相比较,然后进行校正补偿处理,作三相／两相变换。
最后确定PWM得脉宽系数,进而输出六路信号至功放级。
(6)接受故障信号,执行中断,首先切断主电源,并同时中断PWM输出,发出中断命令,同时进行故障诊断,判别并输出故障种类信号至显示电路。
3、3硬件系统总体结构本系统采用交直交电压型电路,如图 51 所示:主回路由滤波电路以及智能功率模块 IPM 逆变电路组成,控制部分以 TMS320F2812 DSP 控制器芯片为核心,用来完成电流环、速度环得算法实现、空间矢量 PWM 波形(SVPWM)得产生等,辅助电路由转子位置检测、电流检测、故障检测保护、键盘与显示等电路组成图51 永磁同步电动机控制系统硬件框图图51 中为一个具有转速与电流反馈得双闭环控制系统。
系统参数可由键盘输入,DSP 负责进行A/D 转换、转子位置与转速得计算,应用矢量控制与SVPWM 控制策略,生成PWM 控制信号,再经过光耦隔离电路后,驱动IPM 功率开关器件。
DSP 还负责系统得保护与监控,当系统出现过压、过流与欠压等故障时,DSP 将封锁PWM 得输出信号,以保护IPM 模块。
3、4主电路功率驱动电路主电路得作用就是进行能量转换与驱动伺服电机,主要由整流电路、中间直流电路与逆变器三个环节组成,如图 52 所示图52 系统主电路该系统中,整流电路采用富士公司得IGBT 模块7MBR10SA120,其内含三相整流桥。
整流电路为三相桥式全波整流电路,耐压高,可达1600V,输入就是单相交流电,单相输入为220V,50Hz。
整流电路输出得电压就是有脉动得直流电压,必须加以滤波,这通过滤波电容来实现。
滤波电容除了起到稳压与滤除整流后得电压纹波外,还在整流电路与逆变电路之间起去耦作用,以消除相互干扰,为感性负载得电动机提供必要得无功功率。
220V 正弦交流电经两相不可控整流桥整流,再经电容C1、C2 滤波后作为三相逆变桥得直流电压源。
电容C1 既作为滤波电容滤除电压中得低次谐波,又作为储能电容储存电机绕组续流时回馈得能量。
电容C1 一般选取容值大、耐压高得电解电容,具体数值可根据直流母线电压波形得好坏与电压等级来确定。
C1 得容值越大,直流母线电压越平稳,直流电质量越好。
实际应用中由于对控制器得体积有一定得要求,故C1 不能太大,在直流母线电压质量允许得条件下,C1 又越小越好。
由于电容储能较大,加之在接入电源时电容器两端得电压为零,故当刚合上电源得瞬间,滤波电容器得充电电流很大,过大得冲击电流将可能使整流桥得二极管损坏。
为了保护整流桥,在刚接通电源得一段时间里,在电路内串入限流电阻,其作用就是把电容器得充电电流限制在允许得范围内。
开关K 得功能就是:当滤波电容充电到一定程度时,令K 接通,将RL 短路。
如前所述,IPM 内部已经包含功率器件得驱动,使用时另需提供驱动电源与PWM 波形得开关控制信号。
驱动电源需要4 路相互独立得电源,其中3路独立电源分别提供给逆变器上桥臂得 3 个开关器件,而下桥臂得 3 个开关器件共用另 1 路电源。
驱动电源得典型电压值15V,由于功率器件采用IGBT,每一个内含IGBT 得驱动功率约为0、25W,因此总驱动功耗小于2W,驱动电源同时还需要为保护电路提供电源。
考虑到IPM 得高频开关工作能力,PWM 波形得开关控制信号得传输隔离电路应具有尽可能段得传输延迟时间,以提高驱动电路参数得一致性。
3、5 控制电路矢量控制得基本思想就是在三相永磁同步电动机上设法模拟直流电动机转矩控制得规律,在磁场定向坐标上,将电流矢量分量分解成产生磁通得励磁电流分量id与产生转矩得转矩电流iq分量,并使两分量互相垂直,彼此独立。
当给定Id=0,这时根据电机得转矩公式可以得到转矩与主磁通与iq乘积成正比。
由于给定Id=0,那么主磁通就基本恒定,这样只要调节电流转矩分量iq就可以像控制直流电动机一样控制永磁同步电机。
根据这一思想,设想系统得主要组成部分为:主控制板部分,电源及驱动板部分,输入输出部分。
其中主控制板部分即DSP板,根据控制指令与位置速度传感器以及采集得电压电流信号进行运算,并输出用于控制逆变器部分得控制信号。
电源与驱动板部分主要负责给各个部分供电,并提供给逆变器部分相应得驱动信号,以及将控制信号与主回路得高压部分隔离开。
输入输出部分用来输入控制量,显示实时信息等。
基本控制过程:速度给定信号与检测到得转子信号相比较,经过速度控制器得调节,产生定子电流转矩分量Isq_ref,用这个电流量作为电流控制器得给定信号。
励磁分量Isd_ref由外部给定,当励磁分量为零时,从电机端口瞧,永磁同步电机相当于一台她励直流电机,磁通基本恒定,简化了控制问题。
另一端通过电流采样得到三相定子电流,经过Clarke变换将其变为αβ两相静止坐标系下得电流,再通过park变换将其变为dq两相旋转坐标系下电流Isq,Isd,分别与两个调节器得参考值比较,经过控制器调节后变为电压信号Vsd_ref与Vsq_ref,再经过park逆变换,得n IsqIsd_ref Vsd_ref Vsb_refIsdIsaIsbθ3、5电流检测电路电流采样电路如图所示,以三相电流采样中得 A 相为例,霍尔电流传感器就是目前普遍采用得电流检测元件,其特点就是测量精度高、线性度好、响应速度快以及电隔离性能好。
本文采用LEM 模块检测永磁同步电动机得三相电流,并按照1000:1 得比例变至副边,采样信号经电阻采样、分压及偏置处理,由DSP 得A/D 口进行采样。
采用二极管DA1、DA2 对输入到A/D 转换口得电流信号进行限幅处理,防止过高电压击穿DSP 得A/D。
图3、3 电流检测电路3、6系统驱动电路本系统采用具有自举技术得集成驱动电路 IR2110,其连接电路如图 35 所示。
IR2110 就是美国国际整流器(IR)公司利用自身独有得高压集成电路及 CMOS技术,生产得大功率 MOSFET 与 IGBT 专用驱动集成电路。
IR2110 内部应用自举技术来实现同一集成电路可同时输出两个驱动逆变桥中高端与低端得通道信号,它得内部为自举操作设计了悬浮电源,悬浮电压保证了 IR2110 直接可用于母线电压为4~+500V 得系统中来驱动功率 MOSFET 或 IGBT。
同时器件本身允许驱动信号得电压上升率达正负 50V/ns,故保证了芯片自身有整形功能,实现了不论其输入信号前后沿得陡度如何,都可保证加到被驱动 MOSFET或 IGBT 栅极上得驱三相永磁同步电机PI动信号前后沿很陡,因而可极大地减少被驱动功率器件得开关时间,降低开关损耗。
IR2110 得功耗很小,可极大地减小应用它来驱动功率器件时得电源容量,从而可减小栅极驱动电路得体积尺寸。
当其工作电源电压为 15V 时,其功耗仅为1、6mW。
此外 IR2110 还具有工作电压范围宽、驱动能力强等优点。
图 34 中,电阻 R1、R2 为上拉电阻,把输入 PWM 信号得高电平上拉到15V,使其满足 IR2110 对输入信号得电压要求。
R3、R4 为驱动电阻,E1 为自举电容,D1 为防止反充得自举二极管。
图3、4 自举驱动电路3、7系统保护电路随着永磁同步电动机矢量控制系统研究得不断深入,系统保护环节得合理设计成为非常重要得内容之一。
一个控制系统能否正常可靠得运行,除了各环节能保证正常工作外,还要考虑一些外在干扰因素对系统得影响,系统应具有自我保护功能。
完善得保护环节,不仅可延长装置得使用寿命,也使其可靠性大为提高,甚至在关键时刻能避免一些重大安全事故得发生。
一个实用得调速系统,各环节之间得设计参数不会绝对匹配,加之外界干扰得影响,有可能发生故障。
当出现故障时,如不及时处理,便会造成损坏功率开关元件与其它设备得严重后果。
所以必须设置保护环节,当出现异常情况时及时检测出来并封锁系统输出,切断主回路电源,使系统停止工作,以保证开关元件不受损坏。
本系统设置了过压、欠压、过流、过热等保护环节,以下以过流与欠过压保护环节为例说明得工作原理。
3、7、1过流保护电路当电机起动时,主回路会流过很大得起动电流,此外因控制回路、驱动回路等人工误操作、误配线等,会造成支路短路、输出短路等故障,过电流流过功率变换器开关元件IGBT,发生短路时,电流变化非常快,功率开关器件要承受高电压、大电流,这就要快速检测过电流,在IGBT还没有损坏时自行关断,具体如图53 所示。
图55 过流保护电路图55 中IVO 就是电流霍尔传感器得输出信号,与参考电压VREF 进行比较。