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r．min1時(shí)具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和抗干擾能力。圖6611為恒定轉(zhuǎn)矩，給定轉(zhuǎn)速突變時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)波形。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然由INm增加到3Nm時(shí)，轉(zhuǎn)矩在加載的瞬間有一個(gè)較大的階躍，過(guò)渡時(shí)間小于2s，轉(zhuǎn)矩基本沒(méi)有超調(diào)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)沒(méi)有增大。從圖中可以看出，電流的正弦度較好，且A相馬鞍波和A相電流的相位一致。如圖66示，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在l r．min1l時(shí)，每60s內(nèi)返回2500個(gè)的A、B脈沖信號(hào)，故脈沖信號(hào)周期為60/2500s 24ms，觀測(cè)圖65其脈沖周期符合計(jì)算值。為了分析控制系統(tǒng)的低速性能，控制電機(jī)運(yùn)行在l r．min1，由于電機(jī)使用的是2500線的混合式光電編碼器檢測(cè)位置信號(hào)，其轉(zhuǎn)速根據(jù)反饋的AB位置脈沖信號(hào)通道算法在軟件上計(jì)算得到，無(wú)法得到轉(zhuǎn)速直觀波形。另外d軸電流在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)短時(shí)間較大波動(dòng)后即可恢復(fù)到在0值上下小幅度波動(dòng)狀態(tài)。從圖中可以看出轉(zhuǎn)速只需大約15ms即可到達(dá)400 r．min1。如圖663為給定轉(zhuǎn)速為400r．min1，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為1N．m電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的AB相電流、αβ坐標(biāo)系下的電流響應(yīng)波形，從圖中可以看出電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流先陡升到較大值，使電機(jī)以最大力矩升速，且在電機(jī)穩(wěn)定后電流波形可以穩(wěn)定，正弦性較好，A、B相電流互差l20度，α、β相電流相差90度。電機(jī)控制的實(shí)質(zhì)是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制則通過(guò)控制電機(jī)的電流實(shí)現(xiàn)。 PMSM控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性能分析 以下實(shí)驗(yàn)波形除電流采樣直接在電阻上采樣外，其他變量均是通過(guò)把相應(yīng)變量以PWM方式輸出再阻容濾波后測(cè)得的，載波頻率為l0kHz。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)整體性能良好。數(shù)字調(diào)節(jié)器基本結(jié)構(gòu)為PI調(diào)節(jié)，在速度環(huán)控制中結(jié)合滑?？刂品椒ǎ行У匾种屏怂俣软憫?yīng)超調(diào)。系統(tǒng)速度環(huán)和電流環(huán)均為數(shù)字化控制。系統(tǒng)供電電源由不控整流經(jīng)過(guò)電容濾波得到。 本章在前面章節(jié)敘述的基本理論基礎(chǔ)上，對(duì)硬件的其中幾個(gè)重要的功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)；然后結(jié)合系統(tǒng)硬件，對(duì)系統(tǒng)幾個(gè)主要模塊的程序架構(gòu)、流程的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和論述。只是在實(shí)際操作時(shí)，每次給定子繞組通電后應(yīng)給予一定的延時(shí)時(shí)間以使轉(zhuǎn)子微震從而判斷出旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又要保證延時(shí)不能太長(zhǎng)以保證電機(jī)轉(zhuǎn)子不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)太多【52】。處，則又可將轉(zhuǎn)子區(qū)間減小二分之一。因此根據(jù)光電碼盤的AB脈沖信號(hào)可判斷電機(jī)轉(zhuǎn)向，進(jìn)而通過(guò)判斷將轉(zhuǎn)子區(qū)間減小二分之一。如果此時(shí)轉(zhuǎn)子磁鏈方向位于(2)區(qū)，則轉(zhuǎn)子會(huì)反轉(zhuǎn)（順時(shí)針）。處，這個(gè)時(shí)候如果電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈方向剛好位于θ= 30176。但是如上圖示系統(tǒng)仍無(wú)法得知轉(zhuǎn)子位于該區(qū)間的具體位置。的磁極信號(hào)U、V、W信號(hào)，可以確定其轉(zhuǎn)子位于如圖510示的區(qū)間（角度060176。 電機(jī)出廠時(shí)，廠家將光電編碼盤安裝在電機(jī)軸的非負(fù)載側(cè)，并進(jìn)行調(diào)零操作，使得電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電編碼盤所輸出的U、V、W信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表53示（表中角度為電角度）。并且系統(tǒng)在上電運(yùn)行前，為咬合電機(jī)的轉(zhuǎn)子（使轉(zhuǎn)子固定），必須先獲取轉(zhuǎn)子位置，使電機(jī)定子所形成的空間磁場(chǎng)位置與轉(zhuǎn)子d軸重合。2．初始位置的檢測(cè) 電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)子真實(shí)位置未知。因此，本系統(tǒng)的電機(jī)速度和位置的檢測(cè)仍采用M法。因此研究PMSM控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)極少使用T(或M/T)法進(jìn)行測(cè)速的，基本上均是采用M法。1的轉(zhuǎn)速下采樣延時(shí)己達(dá)到30ms，系統(tǒng)己很難穩(wěn)定。兩個(gè)脈沖之間的間隔就達(dá)到60ms，按T法測(cè)出的轉(zhuǎn)速是2個(gè)脈沖之間的平均轉(zhuǎn)速，并不是瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，其速度采樣的延時(shí)可近取2個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔的一半。而盡管T法在低速時(shí)有很好的測(cè)速精度，但一般要求速度環(huán)的采樣滯后時(shí)間不能超過(guò)幾個(gè)毫秒，否則容易造成系統(tǒng)震蕩，但遺憾的是T法和M/T法在低速下都會(huì)造成速度采樣較大的延時(shí)。 而M/T法測(cè)速則集合了M法測(cè)速和T法測(cè)速的優(yōu)點(diǎn)，在低速運(yùn)行時(shí)使用T法測(cè)速，在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)采用M法測(cè)速，是一種優(yōu)良的測(cè)速方法。T法的特點(diǎn)是被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速速度越大，T法測(cè)得的相鄰脈沖的時(shí)間I1日J(rèn)隔將越小，其測(cè)量精度也隨之降低。但在采用低通濾波器對(duì)反饋速度進(jìn)行處理后，輸出的量則不會(huì)劇烈變化，這就可以在一定程度上提高響應(yīng)速度和系統(tǒng)性能。因此在應(yīng)用中采樣周期值r應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況取略微大的值，而由此帶來(lái)的缺點(diǎn)（分辨率低和速度環(huán)采樣的延時(shí)大）則可由低通濾波器來(lái)彌補(bǔ)。故M法主要使用于電機(jī)高速運(yùn)行區(qū)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。M法的特點(diǎn)是被測(cè)電機(jī)速度越快，固定采樣時(shí)間內(nèi)采樣得到的脈沖數(shù)愈多，被測(cè)電機(jī)速度準(zhǔn)確度就愈高。 1．永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算 增量式光電編碼器沒(méi)有直接的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出，只能通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)算，目前通常用的計(jì)算方法有：M法、T法和M/T法。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，在未得到跳變沿信號(hào)（精確絕對(duì)角度）之前，士30176。這樣通過(guò)絕對(duì)式碼道信號(hào)高低電平的識(shí)別，可將轉(zhuǎn)子的位置精度確定在士30176。絕對(duì)式的3個(gè)碼道之問(wèn)依次相差120176。的A、B相正交信號(hào)；一路校正信號(hào)Z；電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈A、B相輸出信號(hào)2500個(gè)，經(jīng)DSP的J下交編碼QEP模塊4倍頻后可獲得增量脈沖10000個(gè)。絕對(duì)式編碼信號(hào)的跳變沿，可以實(shí)現(xiàn)某些轉(zhuǎn)角上的精確定位，與增量式編碼信號(hào)相配合，就可以克服單獨(dú)使用絕對(duì)式碼盤為得到精確位置信號(hào)需要很多碼道的不足，有效地降低系統(tǒng)成本。 PMSM的轉(zhuǎn)速計(jì)算與初始位置定位 本文采用基于混合式光電編碼器的位置檢測(cè)方式。TMS320F2812工作時(shí)鐘頻率達(dá)150MHz，因此100μs的時(shí)間足夠運(yùn)行中斷控制的所有程序。定時(shí)器Tl下溢中斷子程序設(shè)置為連續(xù)增減計(jì)數(shù)，下溢周期為100μs。 主程序主要完成初始化子程序、對(duì)DSP的各個(gè)用到的模塊寄存器和相關(guān)參數(shù)變量初始化設(shè)置，其后就不斷循環(huán)等待中斷的發(fā)生，在循環(huán)等待中可通過(guò)按鍵調(diào)整并顯示參數(shù)，如加減速調(diào)節(jié)，PI參數(shù)調(diào)節(jié)等。 系統(tǒng)的軟件部分由DSP2812的C語(yǔ)言編寫，軟件主要由：主程序、定時(shí)器中斷服務(wù)子程序、速度計(jì)算子程序、初始位置檢測(cè)子程序、功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷程序等組成。由于D1與Cl串聯(lián)，為了滿足主電路功率管開(kāi)關(guān)頻率要求，D1應(yīng)選快速恢復(fù)二極管。圖中自舉電容Cl選取的容量取決于被驅(qū)動(dòng)功率器件的開(kāi)關(guān)頻率、占空比以及充電回路電阻，必須保證電容充電到足夠的電壓，而放電時(shí)其兩端電壓不低于欠壓保護(hù)動(dòng)作值。一般普通驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電源需要四路，包括上橋臂3路，下橋臂因共地需要一路。由于IPM模塊內(nèi)部集成了IGBT的驅(qū)動(dòng)模塊，因此只需將DSP輸出的PWM波經(jīng)過(guò)緩沖變換之后送IPM模塊，由于功率部分為強(qiáng)電信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)光耦隔離，如圖55所示，圖中只舉例畫出一路PWM光電隔離驅(qū)動(dòng)電路輸入和自舉電路。電容C2容