基于DSP和FPGA的三相異步電機矢量伺服系統

隨著電力電子技術、微電子技術及交流伺服控制理論的發展，交流伺服驅動已經具有可與直流伺服驅動相比擬的性能，并且交流伺服傳動技術已廣泛應用于印刷、數控機床、食品包裝、紡織、塑料、電子半導體等行業[1]。交流伺服傳動系統的電機一般又分為交流永磁同步電機和鼠籠式交流異步電動機，在小功率范圍交流永磁同步伺服系統有一定的優勢但是在大功率伺服系統中，鼠籠式異步電機因結構簡單、制造容易、價格低廉、應用范圍廣、過流能力大的特點而得到廣泛應用[3]。筆者研制了一套基于ASIPM、現場可編程邏輯門陣列（FPGA）和專用的數字信號處理器（DSP）的鼠籠式三相異步電動機伺服系統，本文介紹了系統控制原理、硬件和軟件的設計，通過實驗對其進行了驗證。

1系統控制原理

感應電動機的矢量控制通常按照定子磁鏈Ψs、轉子磁鏈Ψr和氣隙磁鏈Ψm來定向[6]；根據磁鏈位置檢測方式的不同，矢量控制可分為直接矢量控制和間接矢量控制。該系統采用定向于轉子磁鏈Ψr利用轉差關系來估計磁鏈相對于轉子的位置的間接矢量控制，通過采用坐標變換實現對電動機定子電流的解耦；采用可在任何速度范圍內使用的基于電流模型估計，即利用速度信號和電流信號估計轉子磁鏈分量和[2]。
系統控制框圖如圖1所示。

以DSP為核心的伺服系統硬件如圖3，整個系統的控制電路的核心由DSP+FPGA組成。