基于dsp的永磁直線同步電動機(jī)垂直運(yùn)輸
系統(tǒng)矢量控制研究
封孝輝，胡興志，王長利
（華北科技學(xué)院，三河065201）
摘要：提出了基于dsp的分段式永磁直線同步電動機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)(pmlsm)矢量控制方案，介紹了矢量控制的基本原理。該控制系統(tǒng)以dsp芯片tms320c5402為核心，采用功率變換模塊和驅(qū)動模塊，實(shí)現(xiàn)了對pmlsm的全數(shù)字矢量控制，對系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性能。
關(guān)鍵詞：永磁直線同步電動機(jī)；垂直運(yùn)輸系統(tǒng)；dsp；矢量控制
中圖分類號：tm351; tm359.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)07-0099-03
o引 言
永磁直線同步電動機(jī)( pmlsm)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)是一種新型的無繩提升系統(tǒng)。在運(yùn)行距離遠(yuǎn)，推力要求較大的場合，常常采用分段式永磁直線同步電動機(jī)，即電動機(jī)在運(yùn)行過程中初級繞組采用分段供電，這樣既能保證能耗小，又能延長電機(jī)的使用壽命[1-2]。又因其和旋轉(zhuǎn)電機(jī)拖動系統(tǒng)相比較結(jié)構(gòu)簡單，噪聲低，無污染，因此具有較好的應(yīng)用前景。
但是，永磁直線同步電動機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)動態(tài)性能較復(fù)雜，對系統(tǒng)的信號檢測和控制都存在一定的困難，本文采用處理速度和控制精度都高于單片機(jī)的dsp芯片對其進(jìn)行相關(guān)信號采集和矢量控制，使其系統(tǒng)的整體性能有較大改善。
1 永磁直線同步電動機(jī)矢量控制原理
設(shè)永磁直線同步電動機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)電樞繞組中的電流為三相對稱電流：
式中，y=ws+γ0，ws為電角速度，γ0為初相角。式中三相電流如果轉(zhuǎn)換成用d-q軸上的電流來表示，假定把時(shí)間軸與三相繞組軸線a、b、c重合，與d軸的夾角為，則d-q軸上的電流分別為：
因此可得到從三相坐標(biāo)a，6、c到d、g軸上的電流變換公式：
而電機(jī)的電磁推力為：
從上式可知，當(dāng)永磁體的勵磁磁鏈和直交軸電感確定后，永磁直線同步電動機(jī)的推力大小便由初級電流的空間矢量is所決定，而is的大小和相位又有id和iq所決定，由此可推出，控制id和iq便可控制pmlsm推力。
假定永磁體的相對磁導(dǎo)率，μr =1，ld=lq，若電機(jī)極對數(shù)為p，總推力可表示為：
由(5)式可以看出，永磁直線同步電動機(jī)的電磁推力取決于繞組的交軸電流分量，通過檢測定子繞組電流和功角，根據(jù)派克變換的原理，可以計(jì)算出實(shí)際的id和iq。然后再通過pi調(diào)節(jié)器控制它們與給定值基本相等，即實(shí)現(xiàn)了分段式永磁直線同步電動機(jī)。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要有主電路和控制電路組成，如圖1所示。其中主電路由三相交流電源、三相整流模塊和逆變模塊組成�？刂齐娐分饕愿咚賒sp芯片tms320c5402為核心，進(jìn)行參數(shù)檢測，系統(tǒng)控制、故障診斷、通訊和保護(hù)等。另外，可編程控制器plc主要負(fù)責(zé)采集電機(jī)位置傳感器采集到的位置信號，起動信號，裝載信號，卸貨信號等，同時(shí)承擔(dān)直線電機(jī)運(yùn)行過程中的繞組切換工作。整個(gè)系統(tǒng)控制原理為：首先三相交流電源通過整流變成直流電，然后通過dsp的矢量控制算法svpwm接術(shù)將直流電通過ipm交成交流電，最后通過plc實(shí)現(xiàn)對pmlsm的分段控制。
電壓與電流是分段式永磁直線同步電動機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)的主要參數(shù)。在對系統(tǒng)進(jìn)行矢量控制時(shí)也需要實(shí)時(shí)檢測電機(jī)任意兩相的相電流。同時(shí)電機(jī)的很多故障信息都反映在電壓和電流的變化中，因此對電壓和電流的檢測及其重要。本文采用霍爾型電壓和電流傳感器檢測三相繞組的電壓信號和電流信
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