近些年來,交流伺服系統(tǒng)在工控、軍工、民用、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。對于永磁同步電機伺服系統(tǒng),除了要求具有動態(tài)響應(yīng)迅速、穩(wěn)態(tài)運行可靠的特性外,還要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定位和快速跟蹤。
永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)實驗平臺硬件由驅(qū)動電源電壓的整流和逆變模塊、反饋信號(位置電流)檢測模塊以及相應(yīng)的件保護(hù)等模塊組成。主頻高能高效率運行負(fù)載控制算法,尤其是矢量控制算法以及高頻率電流環(huán)處理的采集運算、大量傳感器模擬和數(shù)字信號濾波計算等實時控制。
主電路是驅(qū)動系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的通路,用來將電能直接轉(zhuǎn)化為驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩的機械能。對三相220V交流供電進(jìn)行全橋不可控整流。逆變部分采用IPM智能功率模塊將母線直流電轉(zhuǎn)化為交流電,其IPM內(nèi)部集成了IGBT驅(qū)動電路性能穩(wěn)定,避免在外部搭建PWM驅(qū)動電路而造成的控制系統(tǒng)繁瑣,縮短了PWM信號在PCB板上的走線長度,避免周邊電路帶來的干擾。
一般情況下,控制電源單獨工作時,其輸出電壓紋波大小均可以滿足控制系統(tǒng)要求,但控制電源帶上負(fù)載后,在電源輸出電壓上會疊加上較高的紋波電壓,如輸出紋波太大,會影響到控制電路和檢測電路工作的可靠性。因此,合理配置和設(shè)計穩(wěn)定的開關(guān)電源對整個系統(tǒng)的實現(xiàn)至關(guān)重要。
轉(zhuǎn)子位置角速度檢測電路:電機轉(zhuǎn)子外側(cè)安裝有位置傳感器,通常選用正交式光電編碼器。利用光電元件制作的精密光柵器件檢測光學(xué)信號,在經(jīng)過換算和信號處理輸出具有ABI三種信號的正交編碼信號。輸出的信號能夠直接連接到DSP的碼盤檢測接口,DSP通過內(nèi)置的接口采集到高速的脈沖信號進(jìn)行處理,用于完成矢量控制和位置環(huán)的伺服控制。
電流檢測電路:矢量控制依賴于準(zhǔn)確的電流采樣信號,其信號的波動干擾都會直接造成系統(tǒng)控制偏差和控制性能下降,直接影響整個電流環(huán)的控制以及系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此我們需要選用的霍爾電流傳感器應(yīng)該滿足高采樣精度和低溫漂的要求。