交流伺服系统电流环性能的研究

来源 :中国航天科技集团公司第一研究院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:nannana001
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随着现代电机控制理论的不断完善、电机生产制造技术的显著提升、反馈电机速度及位置的编码器精度逐步提高,伺服系统已经跨入了崭新的发展阶段。动态性能是衡量交流伺服系统性能的关键指标,对系统的动态特性进行分析研究具有重要的意义。空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)日趋广泛地被应用在交流伺服控制系统中,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays)具有高适应性、高集成度、开发周期短、可现场升级的优势,并且功耗低、运行速度快,绝对式编码器可实现对永磁同步电机转子位置的精确测量。因此,本文使用FPGA为主控芯片,绝对式编码器为反馈元件,通过空间矢量脉宽调制技术实现对交流伺服系统的控制。本文首先简要说明了永磁同步电机的基本组成结构及其工作方式,并在不同坐标系下的建立数学模型。依据其在d-q坐标系下的数学模型,给出了一种较为常见的id=0矢量控制方法。阐述并分析了空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的基本原理及实现过程,设计了使用海德汉公司的ECN1113绝对式编码器测量电机转子位置值的方案,并利用霍尔元器件对电压、电流进行采样。搭建了以Altera公司的FPGA为主控芯片的交流伺服控制系统硬件平台,主要包括FPGA最小系统、驱动电路、电流采样电路、电压的采样电路、电机转子转速及位置的反馈电路等,并完成相关的原理图绘制、PCB板的制作及元器件的焊接工作。软件部分介绍了主要组成程序的设计思路和流程,使用QuartusII软件的Verilog语言编写了包含主程序、电压及电流采集程序、PI控制程序、SVPWM产生程序、编码器数据采集程序和系统保护程序。最后,在搭建的实验平台上进行了调试及实验,实现了对电压、电流的采集及对绝对式编码器反馈数据的通信,并对电流环闭环控制,通过实验获得的数据对交流伺服系统电流环的动态特性进行了研究。
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