一种基于DSP的交流伺服电压控制系统技术方案

本发明专利技术公布了一种基于DSP的交流伺服电压控制系统，包括PI调节、占空比调节、PWM、功率变换、PMSM、位置传感器等控制单元，给定的速度通过对电压调节的控制单元后对电机进行转速和位置控制，然后反馈到控制单元进行电压的调节。其特点是，换流控制环节根据估测的转子位置信号输出相应的换向系数，以改变定子电压空间矢量的方向：PWM波的占空比则根据这两个系数的积进行调整，从而实现精准调压调速的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交流伺服驱动系统，尤其涉及一种基于DSP的永磁伺服电机调速 系统，属于数字信号处理控制电路

技术介绍
以模拟信号为工作信号的控制电路，模拟信号指所有在时间和数值上都连续的信 号。转速、电流双闭环调速系统电路中的控制信号、调节器输出的各物理量都是时间的连续 函数，它们构成一个模拟控制电路，其中速度负反馈与一个调节器构成的闭环作为外环，称 速度环，该调节器称为速度调节器，用ST表示。电流负反馈与另一个调节器构成的闭环置 于速度环以内，称电流环，该调节器称为电流调节器，用LT表示。为了获得良好的静态与动 态性能，两个调节器都采用比例积分(PD调节器。以电流调节器为例，在运算放大器反馈 回路中串入电阻R2和电容C2，构成比例积分调节器。如选择R21 = R22 = 22千欧，则其输 出电压为式中T2 = R2C2S为复频率。上式表明，比例积分调节器的输出电压Uk由比例运 算和积分运算两部分组成。比例部分迅速反映调节作用，积分部分最终消除静态偏差。模 拟式伺服分散性大、零漂移、可靠性低，且具有控制接口少、结构复杂、窄调幅比。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于DSP的永磁伺服电机调速系统，不需要 电流环、减小了硬件开销，同时也降低了软件设计和调试的复杂性。本专利技术为实现上述目 的，采用如下技术方案一种基于DSP的交流伺服电压控制系统，包括控制单元、PWM、功率 变换、正弦反电势的永磁同步电机、位置传感器，控制单元包括PI调节、占空比调节、位置 估测、速度估测、换向控制，速度给定与速度估测通过反馈环与PI调节的输入端连接，PI调 节的输出端与占空比调节的输入端连接，占空比调节通过PWM与功率变换的输入端连接， 功率变换的输出端与正弦反电势的永磁同步电机输入端连接，正弦反电势的永磁同步电 机输出端与位置传感器的输入端连接，位置传感器的输出端分别与位置估测、速度估测的 输入端连接，位置估测通过换向控制连接到占空比调节的输入端。本专利技术的有益效果是本伺服系统不需要电流环、减小了硬件开销，同时也降低了 软件设计和调试的复杂性；它是以高精度的转子位置信号为前提，在永磁同步电机转子定 向磁场坐标系统下，对定子三相电压波形进行正弦脉宽调制(SPWM)，以实现精确速度控制 目的的一种自同步控制策略；换流控制环节根据估测的转子位置信号输出相应的换向系 数，以改变定子电压空间矢量的方向=PWM波的占空比则根据这两个系数的积进行调整，从 而实现精准调压调速的目的。附图说明图1永磁同步电机调速系统控制框图；具体实施方式下面结合附图对专利技术的技术方案实现方法进行说明图1中，为一种基于DSP的交 流伺服电压控制系统，包括PI调节、占空比调节、PWM、功率变换、正弦反电势的永磁同步电 机(PMSM)、位置传感器，还包括位置估测、速度估测、换向控制，速度给定与速度估测通过反 馈环与PI调节的输入端连接，PI调节的输出端与占空比调节的输入端连接，占空比调节通 过PWM与功率变换的输入端连接，功率变换的输出端与正弦反电势的永磁同步电机输入端 连接，正弦反电势的永磁同步电机输出端与位置传感器的输入端连接，位置传感器的输出 端分别与位置估测、速度估测的输入端连接，位置估测通过换向控制连接到占空比调节的 输入端。。该控制系统的最终控制目标是电机转速，主要控制手段为磁场定向SPWM驱动与 速度闭环PI调节。给定速度与估测的反馈速度相比较，并通过PI调节环节输出相应的相 电压幅值系数，以调节定子电压空间矢量的大小；与此同时，换流控制环节根据估测的转子 位置信号输出相应的换向系数，以改变定子电压空空间矢量的方向PWM波的占空比则根 据这两个系数的积进行调整，从而实现调压调速的目的。本控制策略中，设控制系统的位置反馈信号可将电机的一个电周期细分为IV等 分，即转子的空间位置判断可精确到1/pN转(P为电机的极对数)。对三相正弦交流信号一 个周期进行IV等分规则采样，可得到3路载波周期相同、脉冲宽度呈正弦规律变化的SPWM 波形。这3路信号产生的空间矢量是一个每周期IV个状态跳变的旋转矢量。当系统检测到 转子所处的位置，并由此判断出相应电压空间矢量的相位时，加在三相绕组上的将是与该 相位对应的、不同占空比的三相SPWM波形。而每当转子位置变化一格(即1/pN转)，SPWM 的相序也将同方向变化一格，电压空间矢量也就因此发生跳变。因为SPWM的采样相位角的 等分点是根据位置信号的刻度决定的，因此不管是相序变化还是空间位置的运动，电压空 间矢量与电机转子都是保持同步的。除了对电压空间矢量的相位控制以外，如果将SPWM所有相角度下的占空比乘上 一个统一的系数，还可以对输出的三相电压幅值进行调制，亦即是对电压空间矢量或者定 子磁场矢量的大小进行调制。结合速度闭环PI调节，可实现调压调速。权利要求1. 一种基于DSP的交流伺服电压控制系统，包括控制单元、PWM、功率变换、正弦反电势的永磁同步电机、位置传感器，其特征在于，控制单元包括PI调节、占空比调节、位置估测、速度估测、换向控制，速度给定与速度估测通过反馈环与PI调节的输入端连接，PI调节的输出端与占空比调节的输入端连接，占空比调节通过PWM与功率变换的输入端连接，功率变换的输出端与正弦反电势的永磁同步电机输入端连接，正弦反电势的永磁同步电机输出端与位置传感器的输入端连接，位置传感器的输出端分别与位置估测、速度估测的输入端连接，位置估测通过换向控制连接到占空比调节的输入端。全文摘要本专利技术公布了一种基于DSP的交流伺服电压控制系统，包括PI调节、占空比调节、PWM、功率变换、PMSM、位置传感器等控制单元，给定的速度通过对电压调节的控制单元后对电机进行转速和位置控制，然后反馈到控制单元进行电压的调节。其特点是，换流控制环节根据估测的转子位置信号输出相应的换向系数，以改变定子电压空间矢量的方向PWM波的占空比则根据这两个系数的积进行调整，从而实现精准调压调速的目的。文档编号H02P21/14GK103001556SQ20111027229公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日专利技术者钱国东 申请人:无锡市幅瑞自动化科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的交流伺服电压控制系统，包括控制单元、PWM、功率变换、正弦反电势的永磁同步电机、位置传感器，其特征在于，控制单元包括PI调节、占空比调节、位置估测、速度估测、换向控制，速度给定与速度估测通过反馈环与PI调节的输入端连接，PI调节的输出端与占空比调节的输入端连接，占空比调节通过PWM与功率变换的输入端连接，功率变换的输出端与正弦反电势的永磁同步电机输入端连接，正弦反电势的永磁同步电机输出端与位置传感器的输入端连接，位置传感器的输出端分别与位置估测、速度估测的输入端连接，位置估测通过换向控制连接到占空比调节的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱国东，
申请(专利权)人：无锡市幅瑞自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：