伺服控制系統中高精度電流采樣的設計

　　數字伺服系統的控制策略

　　數字伺服系統一般是由三個閉環來完成，其原理如圖2所示，第一層是位置環、第二層是速度環、第三層是電流環;其中位置、速度都是外環，而電流環則是系統內的內環，它的構成是由核心硬件以及關鍵解算軟件組成的，全數字伺服系統是數控機床的核心傳動部分，也是技術難度最大的部分，其最主要的特點就是高速、高精、功能豐富多樣。電流環是伺服系統的核心控制環，而保證速度精度以及力矩平穩性的最關鍵就是數字伺服中的電流環的設計，所以一個系統性能是否優秀與電流環的設計息息相關。

　　LEM傳感器與電流采樣電路

　　因為采樣的精度和速度直接導致整個電流環的運算精度，從而直接對系統的性能產生非常重大的影響。而在電量參數測量領域內，萊姆(LEM)公司的霍爾電流傳感器由于其穩定可靠的產品性能成為本系統設計的首選，LTS25-NP傳感器采用的是單電源供電，相對于采用雙電源供電的傳感器, 萊姆傳感器在外圍的硬件電路設計上更加簡單，不需要增加電壓抬升電路從而減少電源對系統的干擾。此款傳感器另一優點是溫漂小，精度高;而且內置采樣電阻，其輸出端是電壓型輸出，避免了因增加外接采樣電阻以及運放后進入DSP使精度有所降低。

　　該傳感器有正極(+5)、測量端(OUT)及地(0)三個引腳，如圖3所示。該款傳感器是閉環霍爾電流傳感器，使用霍爾器件作為核心敏感元件、用于隔離檢測電流的模塊化產品。為防止干擾，在霍爾傳感器的供電電源端和地端單獨并接一只1μF的退耦濾波電容。

　　電流檢測電路是把永磁同步電機的三相定子電流經傳感器后進入DSP轉換成是數字形式并進行一系列的變換,由于本系統是三相平衡系統：Ia+Ib+Ic=0;因此只需要檢測其中兩相電流，就可以得到三相電流。由永磁同步電機的數學模型可知，定子電流檢測的精度和實時性是整個矢量控制系統精度的關鍵，因此本系統采用LTS25-NP型傳感器來檢測電流。