稀土永磁同步電機(jī)之永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    1．永磁同步電動(dòng)機(jī)控制軟件框圖

可靠、準(zhǔn)確的控制軟件是控制系統(tǒng)安全、高性能運(yùn)行的重要保證。 PL / M語(yǔ)言是目前單片機(jī)開(kāi)發(fā)的最優(yōu)秀語(yǔ)言之一，它更接近和體現(xiàn)人的設(shè)計(jì)思想，可直接對(duì)單片機(jī)所有硬件進(jìn)行操作，直接支持中斷管理和服務(wù)，其內(nèi)部過(guò)程的語(yǔ)言代碼非常精煉，且占用的存儲(chǔ)器空間少。

由于單片機(jī)的計(jì)算速度有限，為得到良好的電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能，首先要保證電機(jī)在可調(diào)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)及時(shí)并盡可能多地采集轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)輸出三相給定正弦電流，而對(duì)轉(zhuǎn)子速度的采集要求相對(duì)低一些。因此轉(zhuǎn)子位置的采集、坐標(biāo)變換及三相數(shù)字給定電流的輸出作為一中斷服務(wù)子程序，其中斷源為外部中斷，用軟件確定中斷發(fā)生時(shí)間，保證電機(jī)在最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)仍能輸出良好的給定正弦電流波形。單片機(jī)其他時(shí)間用于速度的采樣計(jì)算、速度的PI調(diào)節(jié)等，所以整個(gè)控制軟件由一個(gè)主程序和一個(gè)中斷服務(wù)子程序組成，如圖10一21所示。由于增量式光電編碼器無(wú)法直接確定轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置，因此必須對(duì)轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行初始定位。定位時(shí)，先通過(guò)逆變器給電機(jī)a相繞組通以直流電流I , b 、 。相繞組通人一I / 2的直流電流，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極中心線位于定子a相繞組軸線上，該位置即為轉(zhuǎn)子磁極軸線的絕對(duì)零位置。

2．電流控制策略在單片機(jī)上的實(shí)現(xiàn)

對(duì)任一給定轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)中速度Pl調(diào)節(jié)器都有一個(gè)飽和限幅過(guò)程及比例積分調(diào)節(jié)過(guò)程。對(duì)飽和限幅過(guò)程，給定交直軸電流由式（10一23）或式（10一26）給出（分恒轉(zhuǎn)矩控制和弱磁控制范圍）。在PI調(diào)節(jié)器起作用時(shí)，交軸給定電流由速度Pl輸出值決定，直軸給定電流決定于下式

顯然，本系統(tǒng)所采用的單片機(jī)無(wú)法進(jìn)行上述公式的計(jì)算，必須進(jìn)行簡(jiǎn)化并做成表格形式。

( 1）恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。在速度PI調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，直軸給定電流為一確定的負(fù)值電流，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試確定一合適的數(shù)值，以充分利用電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩。交軸給定電流即為速度PI輸出的限幅值，該限幅值由逆變器的電流限值及直軸給定電流確定。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近給定轉(zhuǎn)速、速度Pl調(diào)節(jié)器起作用時(shí)，速度PI調(diào)節(jié)器的輸出作為交軸給定電流瑞，直軸給定電流玲查由式（1于56）制作的純一瑞表求得?？梢钥闯?，純值只與負(fù)載轉(zhuǎn)矩及電機(jī)參數(shù)有關(guān)，而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，因此恒轉(zhuǎn)矩控制區(qū)的直軸穩(wěn)態(tài)電流值可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小經(jīng)調(diào)試得到，以充分利用電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩。實(shí)際上，在電機(jī)凸極率不大時(shí)，若小負(fù)載轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)運(yùn)行（如電動(dòng)汽車(chē)的穩(wěn)態(tài)平路行駛），可以直接采用劫一。控制；若大負(fù)載轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，加一定的直軸電流分量以利用電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩。

( 2）恒功率運(yùn)行。將整個(gè)弱磁調(diào)速范圍分段，在PI調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，由式（10一57）計(jì)算并經(jīng)調(diào)試得到不同轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的理想交直軸給定電流始、論，做成表格；在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，線由速度PI調(diào)節(jié)器輸出決定，兒僅需將前述表格中的兒經(jīng)調(diào)試而適當(dāng)降低即可。