[实用新型]一种新型永磁同步电机控制系统

说明书

一种新型永磁同步电机控制系统，属于高精度伺服控制技术领域，控制系统由上位机、DSP控制开发板、IPM功率板、永磁同步电机、固定机架、联轴器、磁粉测功机和直流稳压电源组成；在MATLAB环境下通过上位机对电机转速进行采集，根据转速控制器输出指令，驱动IPM模块，实现对永磁同步电机的速度控制，该装置在提高控制精度、加快响应速度、尤其是为实现基于MATLAB的调速控制系统的代码快速生成，降低开发成本及提高生产率具有深远的意义。为实际工况中的电机伺服控制提供可靠的依据。

技术领域

本实用新型属于高精度伺服控制技术领域，涉及一种电机控制系统，具体的说是涉及一种以永磁同步电机调速系统作为研究， DSP和基于MATLAB的代码快速生成的模型设计相结合的永磁同步电机控制系统。

背景技术

永磁同步电机具有体积小、重量轻、转矩惯量比大、效率高、可靠性高、伺服系统性能优良等优点，在工业生产中被广泛应用，起到了重要的作用，特别是在航空航天、机器人、数控机床等对控制精度和电机性能要求高的情景和领域。但是永磁同步电机本身是非线性、强耦合、多变量的复杂系统，加之各种不确定因素的干扰影响，控制策略的选择会直接影响电机控制的性能。

在电机伺服控制系统的算法开发方面，常用利用Ｃ语言进行编程的传统方法，代码需要纯人工完成，由于大量依靠工程师完成代码编写，不可避免的提高了代码出错的可能性，且一点小失误会需要很大的工作量进行排错；另外代码的微小改动也需要重新烧写进开发板，耗费大量时间，以上几点原因导致了传统的开发方式开发难度相对较大、开发周期较长、开发效率也较低。

在永磁同步电动机伺服控制系统中，位置控制需要检测磁极位置和转子转速作为反馈信号。通常，反馈信号是通过同轴安装的编码器获得的，但是编码器的安装增加了系统的复杂度，降低适用性的同时使系统的可靠性降低，且编码器属于易损器件，一旦失效会造成严重影响。基于这样的问题，提出了无速度传感控制技术，其基本原理是通过电压电流信号进行估计计算来得出转子的位置和速度。这样的方式在提取电机有效信号时，存在高频噪声干扰影响的问题。一般的解决方法是在输出前用无限脉冲响应(Infinite ImpulseResponse，IIR)滤波器对反馈信号和给定信号进行处理。然而，传统的IIR滤波器存在相位特性控制差，高相位需要相位校正网络等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对在电机伺服控制系统的算法开发时，传统的开发方式开发难度相对较大、开发周期较长、开发效率也较低的不足，以及无速度传感永磁同步电机伺服控制系统中传统的滤波器存在相位特性控制差，高相位需要相位校正网络等的局限性问题，提出一种新型永磁同步电机控制系统，通过上位机中MATLAB／Simulink软件所搭建的模块自动生成Ｃ代码直接下载到DSP中驱动IPM功率模块对电机进行实时控制，以软件系统实现硬件系统，提高开发效率，节省研究时间与费用；同时在上位机中设置跟踪微分器(Tracking Differentiator，TD)滤波模块，以达到提高控制精度、加快响应速度、消除系统高频抖振方面有很好的效果。对于保证设备正常运转及安全运行，降低生产成本及提高生产率具有广泛而深远的意义。为实际工况中的高精度伺服控制的快速代码生成提供可靠的依据。

本实用新型的技术方案：

一种新型永磁同步电机控制系统，其特征在于：所述永磁同步电机伺服控制系统由上位机、DSP控制开发板、IPM功率板、永磁同步电机、电机固定架、联轴器、磁粉测功机和直流稳压电源连接组成；所述上位机的USB端口连接仿真器，仿真器与DSP控制开发板通过排线连接，所述DSP控制开发板与IPM功率板通过排线相连，所述IPM功率板通过三相电源线连接驱动永磁同步电机，所述永磁同步电机通过码盘采集线连接至DSP控制开发板上对应信号接口以实现电机的实时控制，所述永磁同步电机固定设置在所述电机固定架上，所述磁粉测功机的转轴通过联轴器与所述永磁同步电机的转轴连接，所述直流稳压电源分别与所述IPM功率板和DSP控制开发板形成供电连接。