摘要：针对永磁同步电动机的传统控制，利用永磁同步电机空间矢量脉宽调制原理( svpwm)进行解耦，采集两路电流信号来控制电机的转矩及转速，该文提出了一种基于精确的光电编码信号测速的无电流环直接电压控制策略，省去两路电流采样信号，节约了成本，提高可靠性；通过dsp芯片tms320f2407设计了工业缝纫机控制器的硬件及软件，实现了无电流环永磁同步电动机控制，满足客户的需求。

关键词：无电流环；工业缝纫机；永磁同步电动机；伺服控制

中国分类号：tm341; tm351    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)06-0093-03

    传统工业缝纫机采用离合器电机带动机头运转，转速一般在3 000 r/min以上，待机时离合器脱开，但电机仍处于空载运转，耗能高。将永磁同步电机(pmsm)用于工业缝纫机的驱动，可实现工业缝纫机的各种自动化功能，并且具有转动惯量小、响应速度快：效率高、体积小、噪音低等优点r。pmsm传统控制方式的基本思路是利用空间矢量原理进行解耦，使永磁同步电机的电流进行分解，从而按直流电机的控制规律来进行控制，难点在于需要同时采样电机至少两路的电流值，并对其进行矢量变换（clark变换和park变换），最终变换为电压信号。文献[2-4]针对无刷电机进行了理论分析，通过模糊算法或改进的模糊算法提供了很好的动态性能，但算法过于复杂，不利于广泛使用，且计算机编程计算量大，一来在增加了硬件成本的同时也占用了比较大的软件开销，不利于工程实现。

    针对额定扭矩相对恒定的工业缝纫机用电机，采用了一种基于精磅的光电编码信号测速并通过空间矢量脉宽调制控制的电机控制模式。控制电机的根本目的在于控制电机的转矩，也实现对电机转速的控制，svpwm的作用就是控制其转矩。光电编码器检测到脉冲后由dsp控制器计算出当前的转速，同既定的转速进行比较，比较后通过积分分离的pid算法，得出应当施加的转矩值，通过svpwm算法，进行pmsm电机电压的控制。发挥dsp控制器在运动控制领域的应用优势，该系统采用以dsp芯片为核心再配以简单可靠的外围电路，其控制算法及功能全部由软件实现。这种方案采用的是不检测电流，直接通过电压控制的技术。对于工业缝纫机这类负载波动小、控制精度要求较低的机械，该方案较为适用。由于省掉了电流测量环节，使整个系统简洁可靠，并降低了成本。

  工业缝纫机用伺服控制系统整体结构如图1所示，其中220 v市电输入，整流桥、滤波电容、制动器、ipm逆变器和pmsm构成系统的功率电路，光电编码器信号构成的速度位嚣检测电路和数字信号处理器( dsp)构成控制回路，人机界面、键盘和各种功能电磁铁构成外围电路。

    交流220 v电压经过整流滤波后得到稳定的直流电源供给智能功率模块(ipm)，功率模块在svpwm下产生i相pwm电压供给pmsm，然后pmsm带动缝纫机机头进行缝纫工作。

     控制系统的主回路逆变器采用智能功率模块，该模块采用20 a/600 v igbt功率管，它内含驱动电路，并设计有过压、过流、过热、欠压等故障检测保护电路。同时系统还没计了软启动电路以减少强电对主回路的冲击。在系统故障保护环节中还设置了主回路过压、欠压、过热、过载、制动异常、光电编码器反馈断线等保护功能，故障信号由软硬件配合检测，一旦出现保护信号，便可通过软件或硬件逻辑立刻封锁pwm驱动信号。与pmsm同轴旋转的光电编码器和机头定位器产生一对正交脉冲信号和pmsm转子位置信号，用于dsp的速度和位置控钢。缝纫机1．作时，通过脚踏板调速器给定pmsm的目标转速，通过人机界面接收目标位置，通过检测机头定位器的上下停针信号，配合各个功能电磁铁，完成自由缝、倒网缝、加固缝、定针缝等各种缝制工艺。

      系统的各种缝制功能以及控制策略的实现，主要靠系统软件来完成，因此，可靠的