永磁同步电机矢量控制系统设计
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调 理 送 入 Ｄ Ｐ的 Ｅ Ｅ Ｓ Ｑ Ｐ端 口进 行 计 数 。将 光 电编
图 １ Ｐ Ｍ 矢量 控制框 图 ＭＳ
码 器 与 Ｐ Ｍ 的 转 子 同轴 安 装 。 用 国产 ２ ０ ＭＳ 选 ５ ０线 的 增量 式 光 电编 码 器 。 在 光 电编 码 器 的 使 用 中只 需 加 入 合 适 的 电平 转 换 电路 。 Ｄ Ｐ的接 口相 对 与 Ｓ 应 就 能 直 接 使 用 ． 时 Ｄ Ｐ对 光 电编 码 器 给 出 的 同 Ｓ
＝ ， ＝
对复杂 。 执行速度慢等一些不足 。 这里结合针对 电 机 控 制 的最 新 型 浮 点型 Ｄ Ｐ芯 片 Ｔ ３２ ２ ３５。 Ｓ ＭＳ０ Ｆ ８３ 使 用智 能 功率模 块 （Ｐ 、 电编 码器 及 电流 传 ＩＭ） 光 感器等设计 了 Ｐ Ｓ 的矢量控制 系统 ，该系统具 ＭＭ
还 要 进 行 Ｐ 调 节和 Ｓ Ｐ Ｉ Ｖ ＷＭ 算 法 等 ．需 要 大量 的 运 算 。 控制 芯片 提 出 了较 高 要 求 。 对 （ ） 件 多 ， 构 相 对 复 杂 ， Ｐ Ｍ 的 闭 环 ２硬 结 在 ＭＳ 控 制 中 ． 统 通 过位 置环 、 度 环 和 电流 环 进 行 三 系 速 环 控 制 。 实现 电机 的 闭环 控 制 ， 要 有 大 量 的外 为 需 设 ，所 以在 硬 件 设 计 中一 方 面 要 保 证 硬 件 设 计 的 正确 性 和 稳 定 性 ， 方 面还 要 尽 量 简 化 设 计 。 一 （ ） 度 要 求 高 。ＭＳ 大 量 作 为 伺 服 系 统 的 ３精 Ｐ Ｍ 执 行 机 构 ， 控 制 精 度 的要 求 相 对 较 高 。 了保 证 对 为 系 统 精 度 。 求 控 制 系 统 中 的控 制 单 元 、 测 单 元 要 检
图 １示 出 Ｐ Ｍ 控 制基 本 原 理 。 矢 量 控 制 系 ＭＳ
２６ ｘ ６ｂｔ的 Ｆａｈ 存 储 空 间 有 很 大 增 加 ， 体 ５ｋ １ ｉ ｌｓ ． 整 性 得 到 大 幅 提 升 ．非 常适 用 于 需 要 大量 计 算 的 电
机控制系统 ； ②优 良的内部浮点架构 ， 大大简化 了 编程 ． 缩短了程序代码长度和执行时间； ③有 １ ６路
电通 过 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 算 法 调 制得 到三 相 交 流 电 。
检 测 单 元包 括 两 部 分 ：
（ ） 电编码 器 １光
！ｌ ｌ
增量 式 光 电编 码器 用 来 检测
转 子 位 置 ，所 检 测 的位 置信 号 包 括 ａ ｂ两 百度文库 正交 ，
位 置 和速 度 测量
脉 冲 信 号 和 １路 零位 脉 冲 信 号 ，将 ３路 信 号 经过
１ ２位 的 Ａ Ｄ采 样 接 口 ． 比 Ｔ ３ ０ ２ １ ／ 相 ＭＳ２ Ｆ ８２有 了很 大 改进 ， 度 和 可 靠性 得 到 很 大 提 高 ， 干 扰 能 力 精 抗
统主要包括 ： 控制环 节 ， ① 包括位置环 、 度环和 速
大幅增 强；④有 １ 路高精度 Ｐ ２ ＷＭ输 出，能灵活
１７ ９ １年 ．德 国学 者 ＦＢａｃｅ ｌ ｈｋ和 Ｈ ｓｓ提 出 ｓ ａｅ 了交流 电动机 矢量控制理论 ， 其基本 思想 是 ： 在普
为 了更好地分析 Ｐ Ｓ 的数学模型 ． ＭＭ 先假设 ：
定 稿 日期 ： ０ ｌ ０ — ９ ２ １一 ７ ２ 作 者 简 介 ： 佩 倡 （９ ７ ） 男 ， 南 湘 潭 人 ， 士 研 究 生 ， 余 １８ 一 ， 湖 硕
Ｔｈ ｓ ｎ ｏ ｃｏ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｆＰ Ｓ ｓ ｄ ｏ Ｍ Ｓ ０ Ｆ ８ ３ ｅ Ｄｅ ｉ ｆＶｅ ｔ ｒ Ｃｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｏ Ｍ Ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｔ ｇ ３２ ２３５
ＹＵ Ｐ ｉｃ ａ ｇ ｅ— ｈ ｎ ，ＷＵ Ｊ ｎ，Ｚ ｕ ＨＯＵ ｅ — Ｗ ｎ ＷＵ
发展 ．为伺服控制系统 能达到 更高的精度提供 了
良好 的实 现 基 石【。 目前 大 部 分 伺 服 系统 的控 制 出 但 芯 片均 为 定 点 型 Ｄ Ｐ．这 些 控 制 芯 片 存 在 编 程 相 Ｓ
为 ｄ ｑ轴 的等 效磁链 分量 ； 为 定子 电感 。 ，
磁链方程 为 ：
（ 国防科 学技术 大学 ， 电工 程与 自动 化学 院 ，湖 南 长 沙 机 ４０７ ） １０ ３
摘要 ： 磁 同步 电机 （ ＭＳ 以其独 特 的优点 大量应 用 于高精 度伺 服系统 。针对 伺服用 Ｐ Ｓ 的控制特 点和要 永 Ｐ Ｍ） ＭＭ
求， 在分 析其 系统模 型基 础上 ， 设计 了 以新型数 字信 号处 理（ Ｓ ） Ｄ Ｐ 芯片 Ｔ ３０ ２ ３５为核 心 。 ＭＳ ２ Ｆ ８ ３ 采用 矢量控 制方 法 的 Ｐ Ｓ 速度 伺 服 系统 。 ＭＭ 较完 整 地 阐述 了交 流 电机 矢量 控 制 的实现 方 式 ， 伺服 系 统 的硬 件 及软 件设 计进 对
（ ａｉ ａ Ｕ ｉ ｒｔ ｅ ｎｅ Ｔｃ ｎｌ ｙ ｈｎ ｓａ４ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｎ ｔ ｎｌ ｎ ｅｓｙ ｏ ｆ ｓ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｃ ａｇｈ １０ ３ ｈｎ ） ｏ ｖ ｉ ｆＤ ｅ ｏ
Ａ ｓｒｃ ：ｅｍａｅ ｔｍ ｇ ｅ ｓｎ ｈｏｏ ｓｍ ｔ （ ＭＳ ｂ ｔａｔ Ｐｒ ｎｎ ａｎ ｔ ｙ ｃｒｎ ｕ ｏｏ Ｐ Ｍ）ｉ ｗｄ ｌ ｕｅ ｎ ｓｒｏ ｓｓ ｍ ．ｃｏｄｎ ｏ ｔｅ ｏ ｅ ｆ ｒ ｓ ｉｅ ｓｄ ｉ ｅｖ ｙｔ ｓＡ ｃｒｉｇ ｔ ｈ ｒ ｒｏ ｙ ｅ ｄ
ｓ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ｅ ＤＳ ｆＴ ｙｔ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｄ ａ ｃ Ｐ ｏ ＭＳ ０ Ｆ ８ ３ ． ｈ ｅ ｉａｉ ｎ ｏ ｈ ｅ ｔｒ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｔｒ ｉ ｎ ３ ２ ２ ３ ５ Ｔ ｅ ｒ ａ ｚ ｔ ｆ ｔ ｅ ｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｆ ｓ ｎ ｈ ｏ ｓ ｍｏ ｏ ｓ ｉ － ｌ ｏ ｏ ｔ ｄ ｃ ｄ． ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｄ ｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ａ ｈ ｅ ｅ ｂ ｔ ｏ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｔｔ ｅ ｏ ａ ｃ ． ｒ ｕｅ Ｔ ｅｅｐ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｗ ｔ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｖ ｙ ｔｍ ａ ｃ ｉｖ ｏｈ ｇ ｏ ｙ ａ ｃ ａ ｄ ｓａｉ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｈ ｃ ｆｍ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｅ ｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｓ ｎ ｈ ｎ ｕ ｔｒ ｅ ｔｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｖ ｙ ｔ ｍ ｙ ｒ ｓ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒ ｏ ｓ ｍｏｏ ；ｖ ｃｏ ｏ ｔ ；ｓ ｒｏ ｓ ｓｅ ｏ ｏ
有 结 构 简 单 ， 现 容 易 ， 行 速 度 快 的特 点 。 实 验 实 运 表 明 ． 以 Ｔ ３ ２ ２３５为 核 心 的 伺 服 系 统 控 制 ＭＳ０ Ｆ ８３
（） ２
式 中 ： 为转 子在定 子绕组 上 的耦 合磁链 。
电磁 转 矩 与 运 动 方程 为 ：
＝
妻ｎ ＝ ＋ ・ ＋生 ， Ｌ
３ 系统 总 体 结 构
Ｐ Ｍ 矢 量 控 制 系 统 设计 中存 在 以下 难 点 ： ＭＳ （ ） 算 量 大 ， 控 制 过 程 中 ， 将 三 相 交 流 １运 在 是
电机 模拟 直 流 电机 进 行控 制 ，期 间不仅 要 经过 Ｐｒ ．ｌｒｅ以及 Ｐｒ 变 换 这 些 坐 标 系 的转 换 ． ａｋ Ｃａｋ ａｋ逆
进 行相 关 配 置 死 区 时 间 、触 发 方 式 及 占空 比等 方 面信息 ． 同时 包 括 ６路 ＨＲ ＷＭ 输 出 ， 通 过 ＭＥ Ｐ 能 Ｐ 方 式 输 出更 高 的控 制 精 度 。
３２ 检 测 单元 ．
电流环的控制单元 ： ②检测环节 ， 包括转子位 置检 测、 定子三 相 电流检测 ； 三相逆变模 块 ， ③ 将直流
ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｏ ｅ ｖ ｙ ｔ ｍ ，ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ａ ａｙ ｅ ｈ ｄ ｌｏ ＭＳ ， ｅ ｉｎ ｓ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｒ ｆＰ Ｍ ｅ ｖ ｒ ｃ ｓｏ ｆｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｓ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｆＰ Ｍ ｄ ｓ ｅ ａ ｄ ｒ ｎ ｏｔ ｅ ｏ ＭＳ ｓ ｒ ｏ ｇ ｈ ｗａ
研 究 方 向 为 电磁 弹 射 。
通三相交流 电机 的基础上 ，模拟直流 电动机转矩
１５ ０
第４ ５卷 第 １ １期 ２ １年 １ ０１ １月
电力 电子技 术
Ｐ ｗｅ ｌｃ ｒ ｎｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖｏ ． １ ４５，Ｎｏ １ ．１
Ｎｏ ｅ ｅ ０ ｖ ｍｂ ｒ２ １ １
ｐ Ⅱ ／ｐ ＇ ｔ
（） ３
式 中 ： 为 电机 极对数 ； Ｊ为转 动惯量 ； 为 负载转矩 。
精度高 ， 响应特 性好。
２２ 永 磁 同步 电 机 矢量 控 制 原 理 ．
在 自控 式 同 步 电机 变 频 调速 中 ，必 须 在 转 予
２ 永 磁 同 步 电 机 控 制 原 理
式 中 ：ｄｌ， ， 为 ｄ ｑ轴 电压 和 电流 分量 ； ， 为 定子 Ｕ，ｑｉ ｉ Ｚ ｄｑ ， 在 ｄ ｑ轴等 效 电感 ； 为 定 子 电阻 ； 转子 电角速 度 ； ， 。 ∞为
，
高效率等优 点已得到广泛应用 ， 特别在数控机床 、
工 业 机 器 人 等 对 精 度 和 响 应 特 性 要 求 较 高 的 场 合 ，ＭＳ 伺 服 系统 的优 势特 别 明显【。 ２ Ｐ Ｍ ”近 ０年 来 ， 随着 电 力 电子 器 件 、 Ｓ Ｄ Ｐ芯 片 和 微 处 理 器 的 飞 速
２１ 永磁 同 步 电 机数 学模 型 ．
转 动 的 同 时 ， 变 同 步 电机 定 子 三 相 电流 的 频 率 。 改
使得 定子磁动势 跟 随转子 同步旋转 ， 从而保持 与转子磁 动势 的夹 角基 本不变 ， 进而保证 电 磁转矩恒定 ， 是同步 电机变频调速 的精髓【 这 。
控制 的规律。 在转子 的旋转坐标系下 ， 将定子 电流 矢 量 分 解 成 与 动 子 磁 场 一 致 的 励 磁 分 量 和 与 转 矩
磁 场 方 向 正交 的转 矩 分 量 ， 两 者 相 互 垂 直 ， 此 使 彼 独立 ， 以达 到 解 耦 的 效 果 ， 后 分 别 进 行 控 制 『， 然 ４ １ 实 现 同 步 电机 变 频 调 速 。
行 了详 细介 绍 。实验表 明 该系统 具有 良好 的响应特 性和 控制 精度 。
关键 词 ： 永磁 同步 电机 ；矢量控 制 ；伺服 系统
中 图 分类 号 ：Ｍ３ １ Ｔ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ ｌＯ ２ １ ） １０ ０ — ３ １０ 一 Ｏ Ｘ（０ １ １ — １５ ０
１ 引 言
Ｐ Ｍ以其 具有 高 转矩 惯 量 比 、高 功 率 密 度 、 ＭＳ
① 磁路不饱和 ：②感应 电动势及气 隙磁场均按正 弦分布 ； ③转子上没有阻尼绕组 ， 永磁体也没有 阻 尼作用 ； ④永磁体磁动势恒定 ， 即等效 的励磁 电流
恒 定 不变 。 用 坐 标 变 换原 理 ， 理 三相 Ｐ Ｍ 在 运 整 ＭＳ ｄ． 标 系 下 的定 子 电压 方 程 为 ： ｑ坐 ｕ＝ ￣＋ ，ａ ｔ ｕＲｉ Ｌｄ ／ 一 ｄ ｉｄ ， ｕ＝ ￣＋ ．ｑ ｔｗ ｑＲ ｇＬｄ ／ ＋ ｉｄ （） １
第４ ５卷 第 １ 期 １
２ １年 ｌ ０１ １月
电 力 电子 技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔ ｎ ｃ ｏ ｅ ｌ ｃｒ ｉｓ ｏ
Ｖｏ ．５，Ｎｏ １ １ ４ ．１ Ｎｏ ｅ ｅ ０ ｖ ｍｂ ｒ２ １ １
永磁同步电机矢量控制 系统设计
余 佩 倡 ，吴 峻 ，周 文 武
图 １ Ｐ Ｍ 矢量 控制框 图 ＭＳ
码 器 与 Ｐ Ｍ 的 转 子 同轴 安 装 。 用 国产 ２ ０ ＭＳ 选 ５ ０线 的 增量 式 光 电编 码 器 。 在 光 电编 码 器 的 使 用 中只 需 加 入 合 适 的 电平 转 换 电路 。 Ｄ Ｐ的接 口相 对 与 Ｓ 应 就 能 直 接 使 用 ． 时 Ｄ Ｐ对 光 电编 码 器 给 出 的 同 Ｓ
＝ ， ＝
对复杂 。 执行速度慢等一些不足 。 这里结合针对 电 机 控 制 的最 新 型 浮 点型 Ｄ Ｐ芯 片 Ｔ ３２ ２ ３５。 Ｓ ＭＳ０ Ｆ ８３ 使 用智 能 功率模 块 （Ｐ 、 电编 码器 及 电流 传 ＩＭ） 光 感器等设计 了 Ｐ Ｓ 的矢量控制 系统 ，该系统具 ＭＭ
还 要 进 行 Ｐ 调 节和 Ｓ Ｐ Ｉ Ｖ ＷＭ 算 法 等 ．需 要 大量 的 运 算 。 控制 芯片 提 出 了较 高 要 求 。 对 （ ） 件 多 ， 构 相 对 复 杂 ， Ｐ Ｍ 的 闭 环 ２硬 结 在 ＭＳ 控 制 中 ． 统 通 过位 置环 、 度 环 和 电流 环 进 行 三 系 速 环 控 制 。 实现 电机 的 闭环 控 制 ， 要 有 大 量 的外 为 需 设 ，所 以在 硬 件 设 计 中一 方 面 要 保 证 硬 件 设 计 的 正确 性 和 稳 定 性 ， 方 面还 要 尽 量 简 化 设 计 。 一 （ ） 度 要 求 高 。ＭＳ 大 量 作 为 伺 服 系 统 的 ３精 Ｐ Ｍ 执 行 机 构 ， 控 制 精 度 的要 求 相 对 较 高 。 了保 证 对 为 系 统 精 度 。 求 控 制 系 统 中 的控 制 单 元 、 测 单 元 要 检
图 １示 出 Ｐ Ｍ 控 制基 本 原 理 。 矢 量 控 制 系 ＭＳ
２６ ｘ ６ｂｔ的 Ｆａｈ 存 储 空 间 有 很 大 增 加 ， 体 ５ｋ １ ｉ ｌｓ ． 整 性 得 到 大 幅 提 升 ．非 常适 用 于 需 要 大量 计 算 的 电
机控制系统 ； ②优 良的内部浮点架构 ， 大大简化 了 编程 ． 缩短了程序代码长度和执行时间； ③有 １ ６路
电通 过 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 算 法 调 制得 到三 相 交 流 电 。
检 测 单 元包 括 两 部 分 ：
（ ） 电编码 器 １光
！ｌ ｌ
增量 式 光 电编 码器 用 来 检测
转 子 位 置 ，所 检 测 的位 置信 号 包 括 ａ ｂ两 百度文库 正交 ，
位 置 和速 度 测量
脉 冲 信 号 和 １路 零位 脉 冲 信 号 ，将 ３路 信 号 经过
１ ２位 的 Ａ Ｄ采 样 接 口 ． 比 Ｔ ３ ０ ２ １ ／ 相 ＭＳ２ Ｆ ８２有 了很 大 改进 ， 度 和 可 靠性 得 到 很 大 提 高 ， 干 扰 能 力 精 抗
统主要包括 ： 控制环 节 ， ① 包括位置环 、 度环和 速
大幅增 强；④有 １ 路高精度 Ｐ ２ ＷＭ输 出，能灵活
１７ ９ １年 ．德 国学 者 ＦＢａｃｅ ｌ ｈｋ和 Ｈ ｓｓ提 出 ｓ ａｅ 了交流 电动机 矢量控制理论 ， 其基本 思想 是 ： 在普
为 了更好地分析 Ｐ Ｓ 的数学模型 ． ＭＭ 先假设 ：
定 稿 日期 ： ０ ｌ ０ — ９ ２ １一 ７ ２ 作 者 简 介 ： 佩 倡 （９ ７ ） 男 ， 南 湘 潭 人 ， 士 研 究 生 ， 余 １８ 一 ， 湖 硕
Ｔｈ ｓ ｎ ｏ ｃｏ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｆＰ Ｓ ｓ ｄ ｏ Ｍ Ｓ ０ Ｆ ８ ３ ｅ Ｄｅ ｉ ｆＶｅ ｔ ｒ Ｃｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｏ Ｍ Ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｔ ｇ ３２ ２３５
ＹＵ Ｐ ｉｃ ａ ｇ ｅ— ｈ ｎ ，ＷＵ Ｊ ｎ，Ｚ ｕ ＨＯＵ ｅ — Ｗ ｎ ＷＵ
发展 ．为伺服控制系统 能达到 更高的精度提供 了
良好 的实 现 基 石【。 目前 大 部 分 伺 服 系统 的控 制 出 但 芯 片均 为 定 点 型 Ｄ Ｐ．这 些 控 制 芯 片 存 在 编 程 相 Ｓ
为 ｄ ｑ轴 的等 效磁链 分量 ； 为 定子 电感 。 ，
磁链方程 为 ：
（ 国防科 学技术 大学 ， 电工 程与 自动 化学 院 ，湖 南 长 沙 机 ４０７ ） １０ ３
摘要 ： 磁 同步 电机 （ ＭＳ 以其独 特 的优点 大量应 用 于高精 度伺 服系统 。针对 伺服用 Ｐ Ｓ 的控制特 点和要 永 Ｐ Ｍ） ＭＭ
求， 在分 析其 系统模 型基 础上 ， 设计 了 以新型数 字信 号处 理（ Ｓ ） Ｄ Ｐ 芯片 Ｔ ３０ ２ ３５为核 心 。 ＭＳ ２ Ｆ ８ ３ 采用 矢量控 制方 法 的 Ｐ Ｓ 速度 伺 服 系统 。 ＭＭ 较完 整 地 阐述 了交 流 电机 矢量 控 制 的实现 方 式 ， 伺服 系 统 的硬 件 及软 件设 计进 对
（ ａｉ ａ Ｕ ｉ ｒｔ ｅ ｎｅ Ｔｃ ｎｌ ｙ ｈｎ ｓａ４ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｎ ｔ ｎｌ ｎ ｅｓｙ ｏ ｆ ｓ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｃ ａｇｈ １０ ３ ｈｎ ） ｏ ｖ ｉ ｆＤ ｅ ｏ
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有 结 构 简 单 ， 现 容 易 ， 行 速 度 快 的特 点 。 实 验 实 运 表 明 ． 以 Ｔ ３ ２ ２３５为 核 心 的 伺 服 系 统 控 制 ＭＳ０ Ｆ ８３
（） ２
式 中 ： 为转 子在定 子绕组 上 的耦 合磁链 。
电磁 转 矩 与 运 动 方程 为 ：
＝
妻ｎ ＝ ＋ ・ ＋生 ， Ｌ
３ 系统 总 体 结 构
Ｐ Ｍ 矢 量 控 制 系 统 设计 中存 在 以下 难 点 ： ＭＳ （ ） 算 量 大 ， 控 制 过 程 中 ， 将 三 相 交 流 １运 在 是
电机 模拟 直 流 电机 进 行控 制 ，期 间不仅 要 经过 Ｐｒ ．ｌｒｅ以及 Ｐｒ 变 换 这 些 坐 标 系 的转 换 ． ａｋ Ｃａｋ ａｋ逆
进 行相 关 配 置 死 区 时 间 、触 发 方 式 及 占空 比等 方 面信息 ． 同时 包 括 ６路 ＨＲ ＷＭ 输 出 ， 通 过 ＭＥ Ｐ 能 Ｐ 方 式 输 出更 高 的控 制 精 度 。
３２ 检 测 单元 ．
电流环的控制单元 ： ②检测环节 ， 包括转子位 置检 测、 定子三 相 电流检测 ； 三相逆变模 块 ， ③ 将直流
ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｏ ｅ ｖ ｙ ｔ ｍ ，ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ａ ａｙ ｅ ｈ ｄ ｌｏ ＭＳ ， ｅ ｉｎ ｓ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｒ ｆＰ Ｍ ｅ ｖ ｒ ｃ ｓｏ ｆｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｓ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｆＰ Ｍ ｄ ｓ ｅ ａ ｄ ｒ ｎ ｏｔ ｅ ｏ ＭＳ ｓ ｒ ｏ ｇ ｈ ｗａ
研 究 方 向 为 电磁 弹 射 。
通三相交流 电机 的基础上 ，模拟直流 电动机转矩
１５ ０
第４ ５卷 第 １ １期 ２ １年 １ ０１ １月
电力 电子技 术
Ｐ ｗｅ ｌｃ ｒ ｎｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖｏ ． １ ４５，Ｎｏ １ ．１
Ｎｏ ｅ ｅ ０ ｖ ｍｂ ｒ２ １ １
ｐ Ⅱ ／ｐ ＇ ｔ
（） ３
式 中 ： 为 电机 极对数 ； Ｊ为转 动惯量 ； 为 负载转矩 。
精度高 ， 响应特 性好。
２２ 永 磁 同步 电 机 矢量 控 制 原 理 ．
在 自控 式 同 步 电机 变 频 调速 中 ，必 须 在 转 予
２ 永 磁 同 步 电 机 控 制 原 理
式 中 ：ｄｌ， ， 为 ｄ ｑ轴 电压 和 电流 分量 ； ， 为 定子 Ｕ，ｑｉ ｉ Ｚ ｄｑ ， 在 ｄ ｑ轴等 效 电感 ； 为 定 子 电阻 ； 转子 电角速 度 ； ， 。 ∞为
，
高效率等优 点已得到广泛应用 ， 特别在数控机床 、
工 业 机 器 人 等 对 精 度 和 响 应 特 性 要 求 较 高 的 场 合 ，ＭＳ 伺 服 系统 的优 势特 别 明显【。 ２ Ｐ Ｍ ”近 ０年 来 ， 随着 电 力 电子 器 件 、 Ｓ Ｄ Ｐ芯 片 和 微 处 理 器 的 飞 速
２１ 永磁 同 步 电 机数 学模 型 ．
转 动 的 同 时 ， 变 同 步 电机 定 子 三 相 电流 的 频 率 。 改
使得 定子磁动势 跟 随转子 同步旋转 ， 从而保持 与转子磁 动势 的夹 角基 本不变 ， 进而保证 电 磁转矩恒定 ， 是同步 电机变频调速 的精髓【 这 。
控制 的规律。 在转子 的旋转坐标系下 ， 将定子 电流 矢 量 分 解 成 与 动 子 磁 场 一 致 的 励 磁 分 量 和 与 转 矩
磁 场 方 向 正交 的转 矩 分 量 ， 两 者 相 互 垂 直 ， 此 使 彼 独立 ， 以达 到 解 耦 的 效 果 ， 后 分 别 进 行 控 制 『， 然 ４ １ 实 现 同 步 电机 变 频 调 速 。
行 了详 细介 绍 。实验表 明 该系统 具有 良好 的响应特 性和 控制 精度 。
关键 词 ： 永磁 同步 电机 ；矢量控 制 ；伺服 系统
中 图 分类 号 ：Ｍ３ １ Ｔ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ ｌＯ ２ １ ） １０ ０ — ３ １０ 一 Ｏ Ｘ（０ １ １ — １５ ０
１ 引 言
Ｐ Ｍ以其 具有 高 转矩 惯 量 比 、高 功 率 密 度 、 ＭＳ
① 磁路不饱和 ：②感应 电动势及气 隙磁场均按正 弦分布 ； ③转子上没有阻尼绕组 ， 永磁体也没有 阻 尼作用 ； ④永磁体磁动势恒定 ， 即等效 的励磁 电流
恒 定 不变 。 用 坐 标 变 换原 理 ， 理 三相 Ｐ Ｍ 在 运 整 ＭＳ ｄ． 标 系 下 的定 子 电压 方 程 为 ： ｑ坐 ｕ＝ ￣＋ ，ａ ｔ ｕＲｉ Ｌｄ ／ 一 ｄ ｉｄ ， ｕ＝ ￣＋ ．ｑ ｔｗ ｑＲ ｇＬｄ ／ ＋ ｉｄ （） １
第４ ５卷 第 １ 期 １
２ １年 ｌ ０１ １月
电 力 电子 技 术
Ｐ ｗ ｒＥ ｅ ｔ ｎ ｃ ｏ ｅ ｌ ｃｒ ｉｓ ｏ
Ｖｏ ．５，Ｎｏ １ １ ４ ．１ Ｎｏ ｅ ｅ ０ ｖ ｍｂ ｒ２ １ １
永磁同步电机矢量控制 系统设计
余 佩 倡 ，吴 峻 ，周 文 武