交流永磁同步电机磁场定向控制技术

【摘要】光学望远镜在对空间目标探测、跟踪过程中，要求伺服方位转台具有平稳跟踪的能力。即需要交流永磁同步电机转台有较好的控制效果。因此能否找到一个合适的控制策略，来实现永磁同步电机的控制，是光学望远镜伺服系统中一个重要的课题。基于此问题，本文重点阐述了一种交流永磁同步电机磁场定向控制技术。首先，阐述了伺服系统的组成结构，针对使用功能对控制器、驱动器、位置反馈装置——光电编码器进行了介绍，同时给出交流永磁同步电机与光电编码器零点码值误差的测试方案，从硬件的角度对系统进行了简单的介绍。其次对交流永磁同步电机的数学模型和工作原理进行了分析，介绍了交流永磁同步电机的控制策略。针对磁场定向控制的原理，针对现有条件，利用光学望远镜伺服系统中有编码器反馈角度数据这种独特的条件，设计了一种基于磁场定向控制策略的交流永磁同步电机的控制方案。给出了桥臂开通顺序、桥臂开通时间的确定方法，利用反馈得到的角度数据，对应给电机三相正弦电压，进行控制，完成磁场定向，实现转台控制。再次，针对上面提到的控制策略，提出了软件实现的方案，给出了利用C8051F120中PCA定时器实现PWM的方案，并对多个IPM桥臂开通方案进行理论上的分析和对比，同时对各种方案做了电流误差消除的补偿。利用C8051F120控制芯片进行控制过程的编写，软件实现了利用编码器反馈的磁场定向控制策略。最后，通过实验找到IPM各相桥臂开通时间与各相电流之间的关系，利用多种方法对桥臂开通时间进行相应补偿，并在补偿后的进行实验。实验证明经过补偿后得到的交流永磁同步电机三相电枢绕组内的电流更加趋近于正弦，电机控制效果得以提升。证明了这种利用磁场定向技术的交流永磁同步电机控制方案具有可行性。
【作者】李浩男；
【导师】王显军；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】交流永磁同步电机；磁场定向控制；PWM；电流补偿；

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