基于DSP和FPGA的三相異步電機矢量伺服系統(tǒng)

隨著電力電子技術(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(qū)動已經(jīng)具有可與直流伺服驅(qū)動相比擬的性能，并且交流伺服傳動技術(shù)已廣泛應(yīng)用于印刷、數(shù)控機床、食品包裝、紡織、塑料、電子半導(dǎo)體等行業(yè)[1]。交流伺服傳動系統(tǒng)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機，在小功率范圍交流永磁同步伺服系統(tǒng)有一定的優(yōu)勢但是在大功率伺服系統(tǒng)中，鼠籠式異步電機因結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低廉、應(yīng)用范圍廣、過流能力大的特點而得到廣泛應(yīng)用[3]。筆者研制了一套基于ASIPM、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）和專用的數(shù)字信號處理器（DSP）的鼠籠式三相異步電動機伺服系統(tǒng)，本文介紹了系統(tǒng)控制原理、硬件和軟件的設(shè)計，通過實驗對其進行了驗證。

1系統(tǒng)控制原理

感應(yīng)電動機的矢量控制通常按照定子磁鏈Ψs、轉(zhuǎn)子磁鏈Ψr和氣隙磁鏈Ψm來定向[6]；根據(jù)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(tǒng)采用定向于轉(zhuǎn)子磁鏈Ψr利用轉(zhuǎn)差關(guān)系來估計磁鏈相對于轉(zhuǎn)子的位置的間接矢量控制，通過采用坐標(biāo)變換實現(xiàn)對電動機定子電流的解耦；采用可在任何速度范圍內(nèi)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(zhuǎn)子磁鏈分量和[2]。
系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

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