近些年來(lái),交流伺服系統在工控、軍工、民用、醫療等領(lǐng)域的應用十分廣泛。對于永磁同步電機伺服系統,除了要求具有動(dòng)態(tài)響應迅速、穩態(tài)運行可靠的特性外,還要求系統能夠實(shí)現準確定位和快速跟蹤。
永磁同步電機驅動(dòng)控制系統實(shí)驗平臺硬件由驅動(dòng)電源電壓的整流和逆變模塊、反饋信號(位置電流)檢測模塊以及相應的件保護等模塊組成。主頻高能高效率運行負載控制算法,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字信號濾波計算等實(shí)時(shí)控制。
主電路是驅動(dòng)系統能量轉換的通路,用來(lái)將電能直接轉化為驅動(dòng)伺服電機轉動(dòng)轉矩的機械能。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(xiàn)直流電轉化為交流電,其IPM內部集成了IGBT驅動(dòng)電路性能穩定,避免在外部搭建PWM驅動(dòng)電路而造成的控制系統繁瑣,縮短了PWM信號在PCB板上的走線(xiàn)長(cháng)度,避免周邊電路帶來(lái)的干擾。
一般情況下,控制電源單獨工作時(shí),其輸出電壓紋波大小均可以滿(mǎn)足控制系統要求,但控制電源帶上負載后,在電源輸出電壓上會(huì )疊加上較高的紋波電壓,如輸出紋波太大,會(huì )影響到控制電路和檢測電路工作的可靠性。因此,合理配置和設計穩定的開(kāi)關(guān)電源對整個(gè)系統的實(shí)現至關(guān)重要。
轉子位置角速度檢測電路:電機轉子外側安裝有位置傳感器,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(guò)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(pán)檢測接口,DSP通過(guò)內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(lài)于準確的電流采樣信號,其信號的波動(dòng)干擾都會(huì )直接造成系統控制偏差和控制性能下降,直接影響整個(gè)電流環(huán)的控制以及系統的穩定。因此我們需要選用的霍爾電流傳感器應該滿(mǎn)足高采樣精度和低溫漂的要求。