永磁同步电机(PMSM)的结构比异步电机要更加精简,而且由于PMSM的转子上没有金属导体绕组,所以PMSM的内部损耗和发热情况大大降低了。这些优点使得PMSM在工农业生产的各个方面获得了广泛的应用。目前,许多研究人员将研究焦点放在PMSM的本体及其控制方法两方面,并且取得了许多重要的研究成果。近些年来,随着电机控制专用芯片的出现和功率器件的高速发展,尤其是一些智能控制理论的出现和应用,PMSM已经逐步取代异步电机,成为使用范围最广的低碳环保电机。本文首先对PMSM在国内与国外的发展现状、研究成果和未来研究方向进行介绍。分析了 PMSM电机的组成结构、运行原理,建立了 PMSM控制系统的数学模型,对电机工作原理进行了分析与推导,基于数学模型分析了 PMSM的运行特性、调速特性等性能。并使用MATLAB/Simulink仿真软件进行PMSM矢量控制系统仿真模型的设计,通过示波器观察仿真结果,检验了 PMSM矢量控制系统设计的正确性。其次对PMSM矢量控制系统硬件电路进行了设计,本文选择DSP做主控制器,选择TMS32F2812作为主控芯片,IPM作为功率逆变主电路。设计了基于DSP的最小系统电路和逆变电路,以及电流、转速检测电路和保护电路。采用霍尔电流传感器对于两相相电流进行检测,同时使用光电编码器对转速进行了检测,完成了 PMSM矢量控制系统硬件电路设计。软件部分采用基于代码直接生成的设计方法,此方法是在仿真模型的基础上添加数据传输通道和通讯设备,以及转速计算和保护程序,并设置寄存器参数和电机控制参数来实现的。使用MATLAB/Real-Time Workshop工具可以实现MATLAB与DSP程序一键式下载,编译链接,最后对硬件和软件进行调试,获得正确的结果。调试结果表明,采用基于代码直接生成的方式开发电机控制系统不仅调速性能好,而且能节省开发时间提高效率。
