基于dsp的永磁直線同步電動機垂直運輸
系統矢量控制研究
封孝輝，胡興志，王長利
（華北科技學院，三河065201）
摘要：提出了基于dsp的分段式永磁直線同步電動機垂直運輸系統(pmlsm)矢量控制方案，介紹了矢量控制的基本原理。該控制系統以dsp芯片tms320c5402為核心，采用功率變換模塊和驅動模塊，實現了對pmlsm的全數字矢量控制，對系統進行了硬件和軟件設計。實驗結果表明，該系統具有良好的穩定性能。
關鍵詞：永磁直線同步電動機；垂直運輸系統；dsp；矢量控制
中圖分類號：tm351; tm359.4 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)07-0099-03
o引 言
永磁直線同步電動機( pmlsm)垂直運輸系統是一種新型的無繩提升系統。在運行距離遠，推力要求較大的場合，常常采用分段式永磁直線同步電動機，即電動機在運行過程中初級繞組采用分段供電，這樣既能保證能耗小，又能延長電機的使用壽命[1-2]。又因其和旋轉電機拖動系統相比較結構簡單，噪聲低，無污染，因此具有較好的應用前景。
但是，永磁直線同步電動機垂直運輸系統動態性能較復雜，對系統的信號檢測和控制都存在一定的困難，本文采用處理速度和控制精度都高于單片機的dsp芯片對其進行相關信號采集和矢量控制，使其系統的整體性能有較大改善。
1 永磁直線同步電動機矢量控制原理
設永磁直線同步電動機垂直運輸系統電樞繞組中的電流為三相對稱電流：
式中，y=ws+γ0，ws為電角速度，γ0為初相角。式中三相電流如果轉換成用d-q軸上的電流來表示，假定把時間軸與三相繞組軸線a、b、c重合，與d軸的夾角為，則d-q軸上的電流分別為：
因此可得到從三相坐標a，6、c到d、g軸上的電流變換公式：
而電機的電磁推力為：
從上式可知，當永磁體的勵磁磁鏈和直交軸電感確定后，永磁直線同步電動機的推力大小便由初級電流的空間矢量is所決定，而is的大小和相位又有id和iq所決定，由此可推出，控制id和iq便可控制pmlsm推力。
假定永磁體的相對磁導率，μr =1，ld=lq，若電機極對數為p，總推力可表示為：
由(5)式可以看出，永磁直線同步電動機的電磁推力取決于繞組的交軸電流分量，通過檢測定子繞組電流和功角，根據派克變換的原理，可以計算出實際的id和iq。然后再通過pi調節器控制它們與給定值基本相等，即實現了分段式永磁直線同步電動機。
2系統硬件設計
本系統主要有主電路和控制電路組成，如圖1所示。其中主電路由三相交流電源、三相整流模塊和逆變模塊組成。控制電路主要以高速dsp芯片tms320c5402為核心，進行參數檢測，系統控制、故障診斷、通訊和保護等。另外，可編程控制器plc主要負責采集電機位置傳感器采集到的位置信號，起動信號，裝載信號，卸貨信號等，同時承擔直線電機運行過程中的繞組切換工作。整個系統控制原理為：首先三相交流電源通過整流變成直流電，然后通過dsp的矢量控制算法svpwm接術將直流電通過ipm交成交流電，最后通過plc實現對pmlsm的分段控制。
電壓與電流是分段式永磁直線同步電動機垂直運輸系統的主要參數。在對系統進行矢量控制時也需要實時檢測電機任意兩相的相電流。同時電機的很多故障信息都反映在電壓和電流的變化中，因此對電壓和電流的檢測及其重要。本文采用霍爾型電壓和電流傳感器檢測三相繞組的電壓信號和電流信
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