基于DSP的交流电机伺服控制器设计

交流感应电机因其结构牢固、运行稳健可靠、成本低廉和高效率等而被广泛使用。但是交流电机的可控制性不如直流电机，而在很多应用中有精确定位、转距控制、速度控制等要求。为了实现此功能并提高控制精度，需要采用闭环控制系统和较为复杂、有效的控制算法，这些复杂的控制算法中包含了大量的数据运算及系统的实时性要求，对微处理器运算能力和速度要求更高[1]。交流电机的控制以前大多采用单片机8031、8051等，其电路采用的元器件多、硬件结构复杂、系统运行可靠性差、灵活性小。数字信号处理器(DSP)的出现使得实现电机控制系统的模块化和全数字化成为可能。本文以TMS320F812为核心控制器，设计了一种性能优良的交流电机控制系统。

1 系统硬件总体设计

交流电机调速系统主要由功率变换器、控制器、电流和位置检测单元以及交流电机组成。功率变换器由交流电整流后的直流电供电，向交流电机提供旋转所需的能量。控制电路是系统中枢，综合处理速度信号、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的反馈信息，控制功率变换器主开关的工作状态，实现对交流电机运行状态的控制。

2 交-直-交电压型变频器的主电路

交-直-交电压型变频器是中小容量、通用性变频器的主要形式，其主电路如图1所示，由交-直变换电路，直-交变换电路和能耗制动电路组成。

2.1 整流电路

在SPWM变频器中，大多采用桥式全波整流电路。在中小容量变频器中，整流器件采用不可控的整流二极管或二极管模块，如图1中的D1~D6是整流器件的一般选择[4]。

(1)最大反向电压

2.2  滤波及限流电路

(1)滤波电路   由于受到电解电容的电容量和耐压能力的限制，滤波电容通常由若干个电容器并联成一组，又由2个电容器组串联而成，如图1所示。又因为电解电容的电容量有比较大的离散性，故电容器组的电容量不能完全相等，这将使它们所承受的电压不相等。为了使其承受的电压相等，在电容器组旁各并联一个阻值相等的均压电阻，如图1中R1、R2。

(2) 限流电路   串联在整流桥和滤波电容器之间，由限流电阻和断路开关组成。变频器在接入总电源之前，滤波电容上的直流电压为0 V。因此当变频器刚接入电源的瞬间，会有一个很大的冲击电流经过整流桥流向滤波电容，使整流桥可能因此而受到损坏；同时，也可能使电源的瞬间电压明显下降，形成干扰。限流电阻就是为了削弱该冲击电流而串接在整流桥和滤波电容之间的。但是，限流电阻如果长期接在电路内，会影响到直流电压和变频器输出电压的大小。所以，当直流电压增大到一定程度时，令断路开关SS接通，把RS切出电路，SS大多由晶闸管构成，在这个容量较小的变频器中，选择继电器即可。

作者：李 伟 林旭梅   来源：电子技术应用