基于DSP和FPGA的三相異步電機矢量伺服系統

隨著(zhù)電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及交流伺服控制理論的發(fā)展，交流伺服驅動(dòng)已經(jīng)具有可與直流伺服驅動(dòng)相比擬的性能，并且交流伺服傳動(dòng)技術(shù)已廣泛應用于印刷、數控機床、食品包裝、紡織、塑料、電子半導體等行業(yè)[1]。交流伺服傳動(dòng)系統的電機一般又分為交流永磁同步電機和鼠籠式交流異步電動(dòng)機，在小功率范圍交流永磁同步伺服系統有一定的優(yōu)勢但是在大功率伺服系統中，鼠籠式異步電機因結構簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、應用范圍廣、過(guò)流能力大的特點(diǎn)而得到廣泛應用[3]。筆者研制了一套基于A(yíng)SIPM、現場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA）和專(zhuān)用的數字信號處理器（DSP）的鼠籠式三相異步電動(dòng)機伺服系統，本文介紹了系統控制原理、硬件和軟件的設計，通過(guò)實(shí)驗對其進(jìn)行了驗證。

1系統控制原理

感應電動(dòng)機的矢量控制通常按照定子磁鏈Ψs、轉子磁鏈Ψr和氣隙磁鏈Ψm來(lái)定向[6]；根據磁鏈位置檢測方式的不同，矢量控制可分為直接矢量控制和間接矢量控制。該系統采用定向于轉子磁鏈Ψr利用轉差關(guān)系來(lái)估計磁鏈相對于轉子的位置的間接矢量控制，通過(guò)采用坐標變換實(shí)現對電動(dòng)機定子電流的解耦；采用可在任何速度范圍內使用的基于電流模型估計，即利用速度信號和電流信號估計轉子磁鏈分量和[2]。
系統控制框圖如圖1所示。

以DSP為核心的伺服系統硬件如圖3，整個(gè)系統的控制電路的核心由DSP+FPGA組成。