前言:本期文章主要是把阶段性的开发内容进行梳理和总结,并计划接下来的开发测试内容。
永磁同步电机(PMSM)位置、速度、电流三闭环矢量控制(FOC)软件(以下简称“软件”)是为学习矢量控制算法而编写的,针对的是永磁同步电机,代码已经经过了项目验证,可以放心学习、使用。
软件以一套完整的、成熟的PMSM的FOC控制方案为例,从各个方面详细讲解了FOC的原理、实现方法等知识,几乎是逐条的分析了程序,又兼顾程序的系统层面,目的是让初学者看完资料,可以独立的完成FOC的编写,独立的解决一些项目中的实际问题。知识是个触类旁通的东西,相信大家学完这个PMSM的FOC算法后,对其他的控制算法也能很快的上手。


图1 永磁同步电机矢量控制框图(PMSM_FOC_sensor_ABZ)
图1是永磁同步电机常见的有感矢量控制(Field Oriented Control,FOC),ABZ编码器测取转速位置信息用于坐标变换。FOC的核心部分主要有电流采样、PI调节器和电压矢量空间脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)。
所采用的开发环境是MATLAB和TI的DSP_C2000系列的控制芯片(CCS),后续的软硬件测试验证就使用这两种工具。

图3 MATLAB和CCS软件
CCS软件采用语言C编程,需要具备一定的基础。MATLAB的建模方式多种,适合迭代优化的仿真类型是利用sfunction模块并结合M语言实现控制策略或者功能。
采用sfunction模块进行M语言实现与CCS软件中的C代码实现具有相同之处,可相辅相成,可加深对实现的内容理解。

图4 基于TI_DSP_F283xC2000的硬件测试平台

表1 永磁同步电机参数
硬件测试平台主要分为驱动板和控制板,以及配套的电源、开关、仿真烧录器和100W的永磁同步电机。控制板搭载的是TI_DSP_F28335芯片,板上资源丰富,适合后续的电机控制所需的算力。



1、基于ABZ增量式编码器的永磁同步电机有感矢量控制,嵌入上位机,可以查看过程变量变化,协助调试;
1)PI参数自整定;


2、ABZ编码器测速、位置角度获取,工程方法:基于MT融合法;

目标转速设置:-300rpm;

目标转速设置:600rpm;

目标转速设置:1000rpm;

在全速域范围内,300rpm、600rpm和1000rpm,测算精度小于等于1%,说明MT法具有较高的测速精度。

3、PWM调制专题:
1)PWM死区补偿(电压法);
2)基于扇区法和零序电压注入的七段式、五段式SVPWM调制;
3)PWM过调制;
4、转子初始位置辨识:
1)预定位;
2)基于电压矢量脉冲注入法;
5、离线参数辨识:


参数辨识直接移植到无感、有感矢量控制中,在电机初始位置辨识之前,通过标志位的设定启用或者禁用参数辨识功能。启用参数辨识,会在转子初始位置辨识之前进行,并将辨识结果用于电流环和速度环的PI参数自整定。
接下来主要开发内容集中在永磁同步同步电机全速域无感控制,单一观测器法和三段式切换法。
