永磁同步电机的位置控制系统设计.pdf

第49卷第8期
电力电子技术
Vol 49. No
2015年8月
Power Electronics
Aug,2015
永磁同步电机的位置控制系统设计
边党伟1,李长红1,高嵩2,李梅3
(1.西北机电工程研究所,陕西成阳712099;2.西安工业大学,电子信息工程学院,陕西西安710032;
3.西北农林科技大学,信息工程学院,陕西杨凌712100
摘要:在永磁同步电机(PMSM)矢量控制的基础上,提出PMSM位置控制系统的设计方法,根据期望的电流闭
环时间常数及速度闭环时间常数,实现了电流控制器和速度控制器的设计,按振荡度指标方法,推导出了位置
控制器的比例增益和积分时间常数的整定方法。为验证此处方法,开发了基于DSP的PMSM位置控制平台
实验结果表明位置定位误差小,跟踪精度高。
关键词:永磁同步电机;矢量控制;位置控制
中图分类号:TM35
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(2015)08-0061-02
Design of Permanent Magnet Synchronous Motor Position Control System
BIAN Dang-wei', LI Chang-hong, GAO ong, LI Mei
(1. Northwest Institute of Mechanical&Electrical Engineering, Xinyang 712099, China)
Abstract: Based on permanent magnet synchronous motor(PMSM) vector control, a PMSM position control design me
thod is presented. According to the expected time constant of current closed loop and speed closed loop, design of
curent cont roller and speed controler is realized Via the oscilation index method, proportional gain and integral time
constant of position PI controller tuning method is derived. A DSP based on PMSM position control platform is devel
oped. The experimental results show that low position step error and high tracking accuracy are gained
Keywords: permanent magnet synchronous motor; vector control; position control
Foundation Project: Supported by Weapon Research Support Foundation(No.62201070317); Shaanxi Province Intema
tional Scientific and Technological Cooperation Prjects(No.2015kw-024)
1引言
ux=riat-lddid/dt -.ali
近年来,PMSM以其体积小、功率密度及转矩
u=Rig*Diy /dt+nalian ay
密度高的优点及驱动系统得到了飞速发展,并在
式中:a,,ia,ら,u,l为d,g轴的电枢电感、电流、电压;R
为定子绕组的电阻;ω为转子角速度;v.为转子磁极磁通;
国防、纺织业、制造业等领域得到了广泛的应用。
为极对数。
以PMSM及其驱动器实现的位置控制系统具有优
电磁转矩方程为:
良的控制性能,如跟踪精度高、定位误差小,可广
Tで=1.5 np[Yi,+(LL4)
泛应用在火炮随动、雷达跟踪、红外跟踪等系统
机械运动方程为
中。矢量控制即磁场定向控制最初是于1971年被
T -t1-f0=Jdo/dt
提出,PMSM矢量控制是将三相定子的电流和电式中:为负载转矩:F为粘滞摩擦系数:J为转动惯量。
压变换到同步旋转坐标系下,对电流的转矩分量
为实现PMSM转矩和电流的线性化,通常采
和励磁分量分别进行控制,可获得与直流电机相取=0的控制策略,则电机电磁转矩方程变为:
婝美的性能。
T=1.5
(4)
2永磁同步电机矢量控制原理
为实现PMSM的矢量控制,通常需将电机的
定子电流变换成d,q轴的电流分量,进行电流调
PMSM在d,g坐标系的电压方程为:
节后再将d,q轴电压变换成定子坐标系下的电压
基金项目:兵器预研支摔基全(62210019)7:陕西省国际量,并进行PWM,通过逆变主回路驱动电机。电流
科技合作重点项目(2015KW-024)
的a,b,c坐标系至d,g坐标系变换方程为:
定稿日期:2015-06-03
is=2[ios6+ieos(60-2m/3)+icos(6+2m/3)]/3
作者简介;边党伟(1977-),男,陕西成阳人,硕士研究生
,=-2[ Lsine+isin(6-2m/3)+isin(6+2m3)]/3
エ程师,研究方向为伺服驱动技术、电力电子技术。
电压d,q坐标系至a1b,c坐标系变换方程: