基于DSP的永磁电机推进系统设计

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随着控制理论和电力电子以及永磁材料的发展，永磁推进电机被广泛用于各种变速驱动场合，这主要是因为永磁推进电动机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻以及具有较高的效率和功率因数等优点。
　　传统的永磁同步电机调速系统一般采用双闭环系统，外环的速度控制一般可以实现数字控制，而内环的电流控制一般不容易实现数字控制，这主要是因为电机的电气时间常数比较小，对电流控制的实时性要求很高，一般的微处理器很难满足要求。但是随着电力电子技术和微处理器技术的发展，特别是TI公司针对电机控制而推出的DSP-F240为实现全数字控制提供了比较现实的手段。DSP-F240主要由CPU、片内RAM和可编程FLASH ROM、事件管理器、片内周边接口等部分组成，它的工作频率比较高，一般要大于20MIPS,并且片上集成了很多面向电机控制的外围设备，使得整个系统的实现相对比较容易。本文介绍以TMS320LF2407ADSP为核心的永磁同步电机推进系统的硬件结构和软件流程，并对该套方案进行了Matlab/Simulink仿真和低速运行实验。
　　1 永磁同步电动机的矢量控制策略
　　矢量控制理论是由F.Blaschke于1971年提出的，其基本原理是：在转子磁链dqO旋转坐标系中，将定子电流分解为相互正交的两个分量id和iq其中id与磁链同方向，代表定子电流励磁分量，iq与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，用这两个电流分量所产生的电枢反应磁场来等效代替原来定子三相绕组电流ia、ib、ic所产生的电枢反应磁场，即进行Park变换：

 

　　式中：γ为转子位置角，即转子d轴领先定子a相绕组中心线的电角度。然后分别对id和io进行独立控制，即可获得像直流电机一样良好的动态特性。表面凸出式转子结构的永磁同步电机d、q轴电感基本相同，因而其电磁转矩方程为：

 

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