稀土永磁同步电机之永磁同步电动机控制系统软件设计

    1．永磁同步电动机控制软件框图

可靠、准确的控制软件是控制系统安全、高性能运行的重要保证。 PL / M语言是目前单片机开发的最优秀语言之一，它更接近和体现人的设计思想，可直接对单片机所有硬件进行操作，直接支持中断管理和服务，其内部过程的语言代码非常精炼，且占用的存储器空间少。

由于单片机的计算速度有限，为得到良好的电机驱动性能，首先要保证电机在可调转速范围内及时并尽可能多地采集转子位置信号，并根据转子位置信号输出三相给定正弦电流，而对转子速度的采集要求相对低一些。因此转子位置的采集、坐标变换及三相数字给定电流的输出作为一中断服务子程序，其中断源为外部中断，用软件确定中断发生时间，保证电机在最高运行转速时仍能输出良好的给定正弦电流波形。单片机其他时间用于速度的采样计算、速度的PI调节等，所以整个控制软件由一个主程序和一个中断服务子程序组成，如图10一21所示。由于增量式光电编码器无法直接确定转子的绝对位置，因此必须对转子磁极进行初始定位。定位时，先通过逆变器给电机a相绕组通以直流电流I , b 、 。相绕组通人一I / 2的直流电流，从而使电机转子磁极中心线位于定子a相绕组轴线上，该位置即为转子磁极轴线的绝对零位置。

2．电流控制策略在单片机上的实现

对任一给定转速，系统中速度Pl调节器都有一个饱和限幅过程及比例积分调节过程。对饱和限幅过程，给定交直轴电流由式（10一23）或式（10一26）给出（分恒转矩控制和弱磁控制范围）。在PI调节器起作用时，交轴给定电流由速度Pl输出值决定，直轴给定电流决定于下式

显然，本系统所采用的单片机无法进行上述公式的计算，必须进行简化并做成表格形式。

( 1）恒转矩运行。在速度PI调节器饱和时，直轴给定电流为一确定的负值电流，通过系统调试确定一合适的数值，以充分利用电机的磁阻转矩。交轴给定电流即为速度PI输出的限幅值，该限幅值由逆变器的电流限值及直轴给定电流确定。当电机转速接近给定转速、速度Pl调节器起作用时，速度PI调节器的输出作为交轴给定电流瑞，直轴给定电流玲查由式（1于56）制作的纯一瑞表求得。可以看出，纯值只与负载转矩及电机参数有关，而与转速无关，因此恒转矩控制区的直轴稳态电流值可根据负载转矩大小经调试得到，以充分利用电机的磁阻转矩。实际上，在电机凸极率不大时，若小负载转矩稳态运行（如电动汽车的稳态平路行驶），可以直接采用劫一。控制；若大负载转矩运行，加一定的直轴电流分量以利用电机的磁阻转矩。

( 2）恒功率运行。将整个弱磁调速范围分段，在PI调节器饱和时，由式（10一57）计算并经调试得到不同转速范围内的理想交直轴给定电流始、论，做成表格；在稳态运行时，线由速度PI调节器输出决定，儿仅需将前述表格中的儿经调试而适当降低即可。