基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统主电路的设计

时间：2025-04-23

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基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统主电路的设计

作者：刘丙友凌有铸赵丽

来源：《伺服控制》

随着现代化工业的不断发展，交流伺服控制系统的应用越来越广泛，而高性能的全数字化伺服控制系统是当代交流伺服控制系统发展的趋势，这种系统被广泛应用在高精度数控机床、机器人、特种加工装备和精细进给系统中，因此对其性能的要求也越来越高，尤其是在军用领域和机器人系统中，要求伺服控制系统具有高速度、高精度、高可靠性http://www.77cn.com.cn

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及高抗干扰能力。由于集高速运算能力和面向电机的高效控制能力于一体的数字信号处理芯片DSP的应用，因此基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统逐步成为交流伺服控制系统的主流。而交流伺服控制系统的主电路是交流伺服控制系统的主要部分，主电路的性能优劣直接影响整个交流伺服控制系统的性能，因此对主电路的设计显得尤为重要。因此，对交流伺服控制系统主电路的设计成为研究的热点。本文介绍的基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统主电路由三相整流电路、智能功率模块、滤波电容、能耗制动回路组成。见图1。

图1系统框图

主电路工作原理及各部分设计.刊登广告.

功率主电路的作用是直接驱动伺服电机工作，主要由三相整流电路、智能功率模块、滤波电容、能耗制动回路组成。三相交流电经三相全控桥整流电路整流后，再经过滤波电容滤波，将其转换为直流电，使加于逆变器桥臂的电压为一恒压源。R和

T组成能耗制动回路。智能功率模块由三相六个桥臂构成，把直流电变换成三相交流输出，即变压也变频，输到电动机的三相电压和频率都是同时变换的。实际应用上经电流反馈控制后，智能功率模块输出的三相电流为近似对称的正弦交流电流，以使电动机获得圆形旋转的气隙磁场。主电路的具体构成。见图2。

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图2 主电路原理图三相整流电路整流电路采用富士公司的三相整流桥6R130G1600，整流电路为三相桥式全波整流电路，耐压高，可达1600V ,输入是三相交流电，三相输入为220V，则经整流后平均直流电压为的=2.34×220=514.8V。三相桥式全波整流电路完成工频电流到直流的转换，经整流器整流后的直流电存在脉动。滤波电容起到稳压滤波的作用，滤波电容中的滤波电容值很大。智能功率模块功率变换部分是永磁同步电机控制系统的重要组成部分，其功能是依据PWM控制信号将三相工频交流电变换成频率、相位和幅值均可调的交流电，功率变换单元的结构形式多种多样，而采用交一直一交变换方式的电压源逆变器，目前在永磁同步电动机控制系统中应用广泛。在功率变换单元的设计中，功率电子开关的选择很重要，IGBT由于输入阻抗高、开关损耗小、饱和压降低、通断速度快、热稳定性能好，耐高压且承受大电流、驱动电路简单而得到广泛的应用。因此，本文采用的智能功率模块是富士公司的R系列PM25RSBI20智能功率模块。它以IGBT为主开关器件，这就决定了它的开关速度较高，目前己达到20kHz。它的智能化主要表现在容易实现控制、保护和接口功能等三个方面。采用它来构建主逆变电路，可以极大地简化电路结构，同时也提高了电路工作的可靠性与稳定性。智能功率模块的内部结构。见图3。

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图3IPM的内部结构图由图3可见，这是一种含有制动单元在内的完整的逆变器，它包括7个IGBT和它们各自的驱动保护电路，其中的6个可组成三相逆变桥，另一个再外加电阻即可构成制动单元。内含驱动电路IPM设定了内部IGBT的最佳驱动条件，驱动电路离IGBT很近，可以大大减少信号传输阻抗，且受外界的干扰很小，因此不需要加反向偏压。它共需要4组控制电源，上桥臂为互相独立的3组，下桥臂三个驱动器共用一组电源内含各种保护，使内部ICTBT因故障损坏的机率大大降低。这些保护包括过电流保护(OC)，短路保护(SC)、控制电源欠电压保护(UV)、过热保护(OH)等和报警输出制动电路只要在外电 …… 此处隐藏：2187字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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