测到的原边相电流，由于采样的电流为交流信号，则其采样电压为交流信号，而的引脚上的输入电压必须为的单极性信号，因此还必须通过个电压变换电路将采样电压变换到之间，羟如图所示放大电路，的号引脚输出电压，采样电流信号经过电阻采样分压及偏置处理，由的口进行采样。采用对其进行限幅处理，防止过高电压击穿的口。另外，实际运行时应保证相反馈放大电路的反馈系数相等。这就需要精心挑选放大电路的每个部件，反复调试放大电路的反馈系数。主电路与驱动电路设计如图所示，系统的逆变电路使用常用的交直交三相电压源型变频电路，单相的输入电源，整流部分采用单相不控整流桥，其正常工作允许电流可达，管子可承受反相峰值电压为，最大浪涌电流。正弦交流电经两相不可控整流桥整流，再经电容滤波后，直流侧电压为，其将作为三相逆变桥的直流电压源。滤波电容既作为滤波电容滤除直流电压中的低次谐波以保持输出电压的稳定，又作为储能电容储存电机绕组续流时回馈的能量。为保证直流电源电压质量，般电容可根据直流母线电压波形的好坏和电压等级选取容值大耐压高的电解电容，并使其尽可能地靠近。电容容值较小，其作为滤波电容滤除电压中的高次谐波，般选取高耐压的电容。电阻为电容的放电电阻，阻值较大，放电时间长。由于模块内部集成了的驱动模块，因此只需将输出的波经过缓冲变换之后送模块，由于功率部分为强电信号，需要经过光耦隔离，如图所示，图中只举例画出路光电隔离驱动电路输入和自举电路。其中光电隔离驱动电路采用高的快速光耦。般普通驱动电路的驱动电源需要四路，包括上桥臂路，下桥臂因共地需要路。而内部己集成自举电路，故只需要路电压即可驱动六路驱动电路，极大地简化辅助电源设计。图中自举电容选取的容量取决于被驱动功率器件的开关频率占空比以及充电回路电阻，必须保证电容充电到足够的电压，而放电时其两端电压不低于欠压保护动作值。自举二极管的作用是防止上桥臂导通时的直流母线电压直接加到的引脚上，而使供电电源烧毁，因此应有足够的反向耐压能力。由于与串联，为了满足主电路功率管开关频率要求，应选快速恢复二极管。另外，模块内部还集成有欠压过流等保护功能。系统的软件设计系统的软件部分由的语言编写，软件主要由主程序定时器中断服务子程序速度计算子程序初始位置检测子程序功率驱动保护中断程序等组成。下面具体介绍各个重要功能模块的程序结构和流程。主程序主程序主要完成初始化子程序对的各个用到的模块寄存器和相关参数变量初始化设置，其后就不断循环等待中断的发生，在循环等待中可通过按键调整并显示参数，如加减速调节，参数调节等。而在中断发生时，就响应中断并执行相应的中断子程序，主程序流程如图所示软件定时器下溢中断子程序软件定时器下溢中断子程序是本系统实现矢量控制策略的核心程序，其中在中断服务子程序中完成的功能包括定子电流转换定子电流变换和变换转子位置角计算转速计算速度电流调节逆变换和计算，定时器下溢中断子程序流程图如图所示。定时器下溢中断子程序设置为连续增减计数，下溢周期为。也就是每过，系绕就进入次图所示中断程序，运行次程序则更新次其中的控制参数。工作时钟频率达，其指令周期可以达到以内，因此的时间足够运行中断控制的所有程序。下面将分别介绍其中重要的模块，如转速计算程序初始位置检测程序电流调节程序等。的转速计算与初始位置定位本文采用基于混合式光电编码器的位置检测方式。所谓混合式光电编码器，是指同时具有绝对式和增量式两种计数方式的种光电编码器。绝对式编码信号的跳变沿，可以实现些转角上的精确定位，与增量式编码信号相配合，就可以克服单独使用绝对式码盘为得到精确位置信号需要很多码道的不足，有效地降低系统成本。混合式码盘的绝对式部分共有个码道，增量式部分为两路为两路相差互差的相正交信号路校正信号电机每转圈相输出信号个，经的下交编码模块倍频后可获得增量脉冲个。另外，码盘每转还会产生个零位脉冲为电机极对数用来确定电机转动圈。绝对式的个码道之问依次相差，且与信号脉冲的来临位置有着确定的绝对位置。这样通过绝对式码道信号高低电平的识别，可将转子的位置精度确定在士以内，实现转子位置的初始定位。电机起动时，在未得到跳变沿信号精确绝对角度之前，士的角度误差不会影响电机的运转方向，当电机转动后，即会得到跳变沿信号，实现转子绝对位置的精确定位。永磁同步电动机的转速计算增量式光电编码器没有直接的转速信号输出，只能通过软件进行计算，目前通常用的计算方法有法法和法。测速法是在固定采样时间内对电机编码器所发出的相正交脉冲信号进行计数，根据计数值和采样时间即可计算得到电机运行转速。法的特点是被测电机速度越快，固定采样时间内采样得到的脉冲数愈多，被测电机速度准确度就愈高。反之测速的相对误差则会增大。故法主要使用于电机高速运行区转速的测量。另外，在法中，速度环采样周期越大，同样条件下采样的编码器脉冲数就越多，转速的分辨率就越高。因此在应用中采样周期值应根据实际情况取略微大的值，而由此带来的缺点分辨率低和速度环采样的延时大则可由低通滤波器来弥补。例如当电机运行于极低速下时，如果此时的速环采样周期为，由于在这转速每方会得到个脉冲计数，因此这转速下运行的大部分时间速度环计算得到转速均为零，另外在反馈脉冲跳变时刻计算出的转速又远大于，这样转速环控制的性能将会受到极大的影响。但在采用低通滤波器对反馈速度进行处理后，输出的量则不会剧烈变化，这就可以在定程度上提高响应速度和系统性能。法测速需要使用高频脉冲，通过测得电机光电码盘反馈的两个相邻的相脉冲之间的时问问隔来实现转速的测量。法的特点是被测电机转速速度越大，法测得的相邻脉冲的时间日隔将越小，其测量精度也随之降低。因此法适用于电机低速运行区的转速测量。而法测速则集合了法测速和法测速的优点，在低速运行时使用法测速，在电机高速运行时采用法测速，是种优良的测速方法。控制系统需要电机有很宽的调速范围，达到。而尽管法在低速时有很好的测速精度，但般要求速度环的采样滞后时间不能超过几个毫秒，否则容易造成系统震荡，但遗憾的是法和法在低速下都会造成速度采样较大的延时。在法和法中，速度越低，两脉冲之间的时间越长，速度采样的延时越大，以转产生个脉冲的编码器为例倍频盾转有个脉冲在的转速下，个脉冲之间的时间间隔就达到合理且具有良好的控制性能，从而为今后进步改进和研究高性能的永磁同步电动机调速系统奠定了基础。对于本课题的全面展开，以下工作还有待于进步改进和研究软件方面设计更简洁，程序更加模块化实现无速度传感器矢量控制调速系统将现代控制理论应用到控制系统中实现弱磁控制采用死区补偿策略。参考文献高景德，王祥珩，李发海，交流电机及其系统的分析北京清华大学出版社，李钟明，稀土永磁电机北京国防工业出版社，陈荣，严仰光交流永磁伺服系统控制策略研究电机与控制学报李烨，严欣平永磁同步电动机伺服系统研究现状及应用前景微电机，徐惠明，交流永磁伺服系统的现状与发展电气时代王成元，夏加宽，杨俊友电机现代控制技术北京机械工业出版社，骆再飞等，交流伺服系统及先进控制策略综述机床与液压寞汝振高性能永磁交流伺服系统及其新型控制策略的研究天津天津大学，陈坚，交流电机数学模型及调速系统北京国防工业出版社，汤蕴瑶，史乃电机学北京机械工业出版社，许大中交流电机调速理论浙江浙江大学出版社，刘晏基于的交流永磁同步电动机伺服系统及其智能控制研究天津天津大学，毛鸿，吴兆麟基于三相整流器的无死区空间矢量调制策略，中国电机工程学报曾朝晖永磁同步电机矢量控制策略研究南京东南大学，陈伯时，陈敏逊交流调速系统北京机械工业出版社，王晓明，王玲电动机的控制公司应用北京北京航空航天大学出版社，许强，贾正春，李朗如，新型全数字交流伺服系统微电机许强，贾正春，李朗如永磁同步电动机数字化电流控制方法华中理工大学学报胡崇岳现代交流调速技术北京机械工业出版社，秦忆现代交流伺服系统武汉华中理工大学出版社，高波，杨宏，王炎，永磁交流伺服电机的电流相位控制哈尔滨工业大学学报，陈荣，邓智泉，严仰光永磁同步伺服系统电流环的设计南京航空航天大学学报刘伟关于矢量控制电流环复合控制的应用设计控制系统。敖然，肖岚，朱德明，严仰光永磁同步伺服系统电流环的研究电力电子技术吴茂刚，赵荣祥，汤新舟正弦和空间矢量逆变器死区效应分析与补偿中国电机工程学报王英剑，常敏慧，何希才新型开关电源实用技术北京电子工业出版社孙建忠白风仙特种电机及其控制北京中国水利水电出版社，马志源电力拖动控制系统北京科学出版社，田亚菲，何继爱，电压空间矢量脉宽调制算法仿真实现及分析电力系统及其自动化学报，，杨贵杰，孙力，陆永平等空间矢量脉宽调制方法的研究中国电机工程学报崔硼，王楠基于的交流永磁同步电动机伺服系统及其智能控制研究天津天津大学，寇宝泉，程树康交流伺服电机及其控制北京机械工业出版社，王丰尧滑模变结构控制北京机械工程出版社，谢力华，王爱兵，王明政，滑模变结构理论在交流伺服系统中的应用煤矿自动化赵金，王离九，万淑芸等，高性能交流伺服系统的种新型控制策略电气传动王芙蓉伺服系统滑模变结构控制研究武汉武汉理工大学，，孪国勇智能控制及其实现北京电子工业出版社，韦榕，许镇琳，王秀芝电气传动系统仿真的新工具电气系统模块库电气传动徐克军，张瀚，陈智渊著原理与应用