交流永磁同步电机矢量控制PMSMFOC实现方法

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资源摘要信息:"本资源是关于永磁同步电机(PMSM)的矢量控制(Field-Oriented Control,FOC)程序包,特别适用于使用TI公司的DSP2812处理器进行电机控制的场景。该程序包提供了实现矢量方法控制交流永磁同步电机(PMSM)的核心算法和代码。" 知识点详细说明: 1. 永磁同步电机(PMSM): 永磁同步电机是一种高效、高响应性的电机,它利用永磁体产生磁场,与交流电产生的旋转磁场同步转动。PMSM在许多工业领域中得到广泛应用,如电动汽车驱动、机器人控制、航空电子设备等。 2. 矢量控制(Field-Oriented Control,FOC): 矢量控制是一种用于交流电机的高性能控制策略。它将电机的定子电流分解为与转子磁场同步旋转的坐标系下的三个分量:转矩分量(q轴)和磁通分量(d轴),以及与之垂直的零序分量。通过独立控制q轴和d轴的电流,可以实现对电机转矩和磁通的独立控制,从而精确控制电机的转速和转矩,提高电机控制的性能。 3. 电机控制: 电机控制涉及电机启动、调速、制动和保护等方面的控制技术。电机控制系统通常包括功率变换器、传感器、控制单元等部分。在PMSM控制中,矢量控制是实现高性能电机控制的一种有效方法。 4. 交流电机控制: 交流电机控制需要转换和调节电机电流和电压,以产生所需的磁通和转矩。通过合理的控制策略,可以实现电机的精确控制和高效运行。 5. TI公司的DSP2812处理器: DSP2812是德州仪器(Texas Instruments,简称TI)公司推出的一款高性能数字信号处理器,广泛应用于工业控制、电机控制等领域。它具有强大的数字信号处理能力和丰富的外设接口,非常适合用于实现复杂的控制算法,如矢量控制算法。 6. 程序包文件: PMSMFOC程序包是一个用于实现永磁同步电机矢量控制的完整软件解决方案。它包含了基于DSP2812处理器的控制算法和代码,用户可以利用这个程序包快速实现PMSM的矢量控制。 7. 控制策略的实现: 该程序包将展示如何利用矢量控制技术,通过DSP2812处理器来控制PMSM的运行。包括但不限于转矩控制、速度控制、电流检测、位置检测等关键控制环节的实现方法。 8. 适用领域: 矢量控制适用于需要高性能电机控制的多种应用场合,特别是对动态响应、精确速度和转矩控制有较高要求的场合,如电动汽车驱动系统、精密数控机床、机器人伺服系统等。 9. 算法和代码的优化: 在实际应用中,开发者需要根据DSP2812的性能特点和PMSM的具体参数,对控制算法进行优化和调整,以确保控制系统的稳定性和可靠性。 总结而言,PMSMFOC.zip_foc_pmsm_永磁电机控制_电机控制_矢量资源提供了基于DSP2812处理器的PMSM矢量控制策略的实现方法,涵盖了电机控制的基本原理、FOC算法的核心概念以及DSP2812在电机控制中的应用。开发者可以利用这些资源,根据实际需求进行进一步的开发和应用。
2019-12-13 上传
在使用PMSM时,转子磁场的速度必须等于定子(电枢)磁场的速度(即同步)。转子磁场和定子磁场之间失去同步会导致电机停转。FOC表示这样一种方法:将其中一个磁通(转子、定子或气隙)视为用于为其他磁通之一创建参考坐标系的基础,其目的是将定子电流解耦为用于产生转矩的分量和用于产生磁通的分量。这种解耦保证了复杂三相电机的控制方式与采用单独励磁的直流电机一样简单。这意味着电枢电流负责产生转矩,而励磁电流负责产生磁通。本应用笔记中将转子磁通视为定子磁通和气隙磁通的参考坐标系。表面安装永磁型PMSM(SPM)中FOC的特殊性在于定子idref(对应于d轴上的电枢反应磁通)的d轴电流参考设置为零。转子中的磁体产生转子磁链Λm,这一点与交流感应电机(AC Induction Motor, ACIM)不同,交流感应电机需要恒定参考值idref来磁化电流,从而产生转子磁链。本章的后面部分将介绍内置式永磁(Interior Permanent Magnet, IPM)型PMSM电机的d轴电流参考。 气隙磁通等于转子磁链的总和。这是由永磁体产生的,电枢反应磁链则是由定子电流产生的。对于FOC中的恒转矩模式,仅d轴气隙磁通一项即等于Λm, d轴电枢反应磁通为零。相反,在恒功率运行中,定子电流中产生磁通的分量(即负id)用于弱化气隙磁场以实现更高速度。在不需要位置传感器和速度传感器的无传感器控制中,面临的挑战是实现一个能够抑制温度、开关噪声和电磁噪声等干扰的稳定速度估算器。当应用对成本敏感时(不允许部件运动),通常需要无传感器控制。例如,使用位置传感器时或在不利电气环境下运行电机时。但是,对于精确控制的要求(特别是在低速情况下)不应视为给定应用的关键问题。位置和速度估算基于电机的数学模型。因此,模型与实际硬件越接近, 估算器的性能就越好。 PMSM数学建模依赖于其拓扑,主要分为两种:表面贴装电机和内置式永磁(IPM)电机。每种电机在不同应用需求方面都有各自的优势和劣势。提出的控制方案已开发用于表面贴装和内置式永磁同步电机。下图所示为表面贴装电机,与内置式PMSM相比,该电机具有低转矩纹波和低成本的优点。由于所考虑电机类型的气隙磁通是平滑的,因此定子的电感值Ld = Lq(非凸极PMSM)以及反电磁力(Back Electromagnetic Force, BEMF)是正弦曲线。