稀土永磁同步電機之永磁同步電動機控制系統(tǒng)軟件設計

    1．永磁同步電動機控制軟件框圖

可靠、準確的控制軟件是控制系統(tǒng)安全、高性能運行的重要保證。 PL / M語言是目前單片機開發(fā)的最優(yōu)秀語言之一，它更接近和體現(xiàn)人的設計思想，可直接對單片機所有硬件進行操作，直接支持中斷管理和服務，其內部過程的語言代碼非常精煉，且占用的存儲器空間少。

由于單片機的計算速度有限，為得到良好的電機驅動性能，首先要保證電機在可調轉速范圍內及時并盡可能多地采集轉子位置信號，并根據轉子位置信號輸出三相給定正弦電流，而對轉子速度的采集要求相對低一些。因此轉子位置的采集、坐標變換及三相數字給定電流的輸出作為一中斷服務子程序，其中斷源為外部中斷，用軟件確定中斷發(fā)生時間，保證電機在最高運行轉速時仍能輸出良好的給定正弦電流波形。單片機其他時間用于速度的采樣計算、速度的PI調節(jié)等，所以整個控制軟件由一個主程序和一個中斷服務子程序組成，如圖10一21所示。由于增量式光電編碼器無法直接確定轉子的絕對位置，因此必須對轉子磁極進行初始定位。定位時，先通過逆變器給電機a相繞組通以直流電流I , b 、 。相繞組通人一I / 2的直流電流，從而使電機轉子磁極中心線位于定子a相繞組軸線上，該位置即為轉子磁極軸線的絕對零位置。

2．電流控制策略在單片機上的實現(xiàn)

對任一給定轉速，系統(tǒng)中速度Pl調節(jié)器都有一個飽和限幅過程及比例積分調節(jié)過程。對飽和限幅過程，給定交直軸電流由式（10一23）或式（10一26）給出（分恒轉矩控制和弱磁控制范圍）。在PI調節(jié)器起作用時，交軸給定電流由速度Pl輸出值決定，直軸給定電流決定于下式

顯然，本系統(tǒng)所采用的單片機無法進行上述公式的計算，必須進行簡化并做成表格形式。

( 1）恒轉矩運行。在速度PI調節(jié)器飽和時，直軸給定電流為一確定的負值電流，通過系統(tǒng)調試確定一合適的數值，以充分利用電機的磁阻轉矩。交軸給定電流即為速度PI輸出的限幅值，該限幅值由逆變器的電流限值及直軸給定電流確定。當電機轉速接近給定轉速、速度Pl調節(jié)器起作用時，速度PI調節(jié)器的輸出作為交軸給定電流瑞，直軸給定電流玲查由式（1于56）制作的純一瑞表求得。可以看出，純值只與負載轉矩及電機參數有關，而與轉速無關，因此恒轉矩控制區(qū)的直軸穩(wěn)態(tài)電流值可根據負載轉矩大小經調試得到，以充分利用電機的磁阻轉矩。實際上，在電機凸極率不大時，若小負載轉矩穩(wěn)態(tài)運行（如電動汽車的穩(wěn)態(tài)平路行駛），可以直接采用劫一。控制；若大負載轉矩運行，加一定的直軸電流分量以利用電機的磁阻轉矩。

( 2）恒功率運行。將整個弱磁調速范圍分段，在PI調節(jié)器飽和時，由式（10一57）計算并經調試得到不同轉速范圍內的理想交直軸給定電流始、論，做成表格；在穩(wěn)態(tài)運行時，線由速度PI調節(jié)器輸出決定，兒僅需將前述表格中的兒經調試而適當降低即可。