基于dsp的永磁直线同步电动机垂直运输
系统矢量控制研究
封孝辉，胡兴志，王长利
（华北科技学院，三河065201）
摘要：提出了基于dsp的分段式永磁直线同步电动机垂直运输系统(pmlsm)矢量控制方案，介绍了矢量控制的基本原理。该控制系统以dsp芯片tms320c5402为核心，采用功率变换模块和驱动模块，实现了对pmlsm的全数字矢量控制，对系统进行了硬件和软件设计。实验结果表明，该系统具有良好的稳定性能。
关键词：永磁直线同步电动机；垂直运输系统；dsp；矢量控制
中图分类号：tm351; tm359.4 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)07-0099-03
o引 言
永磁直线同步电动机( pmlsm)垂直运输系统是一种新型的无绳提升系统。在运行距离远，推力要求较大的场合，常常采用分段式永磁直线同步电动机，即电动机在运行过程中初级绕组采用分段供电，这样既能保证能耗小，又能延长电机的使用寿命[1-2]。又因其和旋转电机拖动系统相比较结构简单，噪声低，无污染，因此具有较好的应用前景。
但是，永磁直线同步电动机垂直运输系统动态性能较复杂，对系统的信号检测和控制都存在一定的困难，本文采用处理速度和控制精度都高于单片机的dsp芯片对其进行相关信号采集和矢量控制，使其系统的整体性能有较大改善。
1 永磁直线同步电动机矢量控制原理
设永磁直线同步电动机垂直运输系统电枢绕组中的电流为三相对称电流：
式中，y=ws+γ0，ws为电角速度，γ0为初相角。式中三相电流如果转换成用d-q轴上的电流来表示，假定把时间轴与三相绕组轴线a、b、c重合，与d轴的夹角为，则d-q轴上的电流分别为：
因此可得到从三相坐标a，6、c到d、g轴上的电流变换公式：
而电机的电磁推力为：
从上式可知，当永磁体的励磁磁链和直交轴电感确定后，永磁直线同步电动机的推力大小便由初级电流的空间矢量is所决定，而is的大小和相位又有id和iq所决定，由此可推出，控制id和iq便可控制pmlsm推力。
假定永磁体的相对磁导率，μr =1，ld=lq，若电机极对数为p，总推力可表示为：
由(5)式可以看出，永磁直线同步电动机的电磁推力取决于绕组的交轴电流分量，通过检测定子绕组电流和功角，根据派克变换的原理，可以计算出实际的id和iq。然后再通过pi调节器控制它们与给定值基本相等，即实现了分段式永磁直线同步电动机。
2系统硬件设计
本系统主要有主电路和控制电路组成，如图1所示。其中主电路由三相交流电源、三相整流模块和逆变模块组成。控制电路主要以高速dsp芯片tms320c5402为核心，进行参数检测，系统控制、故障诊断、通讯和保护等。另外，可编程控制器plc主要负责采集电机位置传感器采集到的位置信号，起动信号，装载信号，卸货信号等，同时承担直线电机运行过程中的绕组切换工作。整个系统控制原理为：首先三相交流电源通过整流变成直流电，然后通过dsp的矢量控制算法svpwm接术将直流电通过ipm交成交流电，最后通过plc实现对pmlsm的分段控制。
电压与电流是分段式永磁直线同步电动机垂直运输系统的主要参数。在对系统进行矢量控制时也需要实时检测电机任意两相的相电流。同时电机的很多故障信息都反映在电压和电流的变化中，因此对电压和电流的检测及其重要。本文采用霍尔型电压和电流传感器检测三相绕组的电压信号和电流信
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