基于DSP的交流永磁同步直線電機矢量控制系統設計

　摘 要：在比較旋轉電機
電機

　　電機是利用電磁感應定律使得電能實現轉換或傳遞的一種電磁裝置。它依靠轉動來產生驅動扭矩，來作為電器及各種機械的動力源。

和直線電機兩者區別的基礎上，分析了交流永磁同步直線電機結構特性。并就直線電機的特殊性給出了交流永磁同步直線電機調速的矢量變換控制方法,做出了基于DSP
DSP
　　dsp是digital signal processor的簡稱，即數字信號處理器。它是用來完成實時信號處理的硬件平臺，能夠接受模擬信號將其轉換成二進制的數字信號，并能進行一定形式的編輯，還具有可編程性。由于強大的數據處理能力和快捷的運行速度，dsp在信息科學領域發揮著越來越大的作用。 [全文]

的控制系統的硬件和軟件設計。

　　1 引　言

　　制造業中需要的線形驅動力，傳統的方法是用旋轉電機加滾珠絲杠的方式提供。實踐證明，在許多高精密、高速度場合，這種驅動已經顯露出不足。在這種情況下直線電機應運而生。直線電機直接產生直線運動，沒有中間轉換環節，動力是在氣隙磁場
磁場

　　電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態的物質。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運動，因而概括地說，磁場是由運動電荷或變化電場產生的。磁場的基本特征是能對其中的運動電荷施加作用力，磁場對電流、對磁體的作用力或力矩皆源于此。 [全文]

中直接產生的，可獲得比傳統驅動機構高幾倍的定位精度和快速響應速度[1]。目前，美國、日本、德國、瑞士等是直線直接驅動系統研究水平相對較高的國家，Siemens、Kollmorgen等公司的產品已經商品化[2]。國內對直線電機的研究開發非常重視，很多科研院所都開展了實驗研究，但沒有實現產業化。本文是在我系研制的交流永磁同步直線電機基礎上進行基于矢量變換控制的驅動系統設計應用。

　　2. 交流永磁同步直線電機工作原理

　　直線電機的工作原理上相當于沿徑向展開后的旋轉電機。交流永磁同步直線電機通入三相交流電流后，會在氣隙中產生磁場
磁場

　　電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態的物質。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運動，因而概括地說，磁場是由運動電荷或變化電場產生的。磁場的基本特征是能對其中的運動電荷施加作用力，磁場對電流、對磁體的作用力或力矩皆源于此。

，若不考慮端部效應，磁場在直線方向呈正弦分布。行波磁場與次級相互作用產生電磁推力，使初級和次級產生相對運動。圖1所示為開發設計的交流永磁同步直線電機。

　　3. 永磁同步直線電機矢量控制原理

　　由于矢量控制動態響應快，相比較標量控制，在很快的時間內就能達到穩態運行。經過30多年工業實踐的考驗、改進與提高，目前已經達到成熟階段[3]，成為交流伺服電機控制的首選方法。因此，直線電機采用了交流矢量控制驅動的方法。