摘要：研究了永磁同步电动机( pmsm)的特点，主要对空间矢量脉宽嗣制(svpwm)方法进行了理论研究和数字化实现，并把该调制方法应用到22 kw的面贴式pmsm的调速控制系统。该控制系统采用h=0的控制方式，理论分析及试验表明，svpwm算法易于数字化实现，应用到pmsm的控制系统中，使系统具有较好的动态响应和调速性能。

    关键词：永磁同步电动机；空间矢量脉宽调制；数字信号处理器

    中图分类号：tm 303. 3：tm 351文献标志码：a文章编号：1673-6540(2010)07-0032-05

    面贴式永磁同步电动机( pmsm)具有结构简单、体积小、效率高、转矩／重量比高、转动惯量低、易于维护等特点，目前广泛应用于数控机床、机器人、航空航天等领域。近年来，随着永磁材料性能和电力电子器件性价比的不断提高，微机控制技术和电机制造工艺的迅猛发展，以pmsm为动力核心的驱动系统逐渐受到国内外的普遍关注。本文采用ti公司的电机控制专用芯片dsp2812，采用高性能的静态cmos技术，主频达150 mhz，使得指令周期缩短为6. 67 ns，提高了控制器的实时控制能力。

    在文献[1-3]的理论基础上，通过数字信号处理器(dsp)和硬件电路来完成空间矢量脉宽调制(svpwm)方法的数字化实觋，并把该方法应用到pmsm的调速系统中。文献[4]采用旋转变压器来计算转子位置角，通过给定子注入已知大小和方向的直流电进行转子初始定位；文献[5]采用先进行转速开环控制然后过渡到转速闭环控制的方法。与文献[4]和文献[5]比较，该系统采用日本多摩川公司的增量式光电编码器进行转子初始定位和角度计算，其中u、v、w信号进行转子初始角度估计，a、b、z脉冲信号进行转子角度计算，从而实现转子磁场定向的矢量控制，可一次性完成速度闭环控制。

    此外，与传统的增量式pid控制器不同的是：本文采用了对增量进行限幅的方法，使得起动电流很小，减少了起动时大电流对电机的冲击，延长了电机的使用寿命。

    根据svpwm的基本原理，首先需要知道参考电压矢量uref所在的区间位置，然后利用所在区间的相邻两电压矢量和零矢量来合成参考电压矢量。

    svpwm算法的基本步骤如下：(1)判断空间矢量所在的扇区；(2)计算相邻两开关电压矢量作用的时间；(3)根据开关电压矢量作用时间合成三相pwm信号。

    经过理论分析，uref所在扇区可以根据uα和uβ来得到，为此定义：

 

  再定义三个变量a、b、c，如果ua >0，则a=1，否则4a=o；如果ub>0，则b=l，否则b=o；如果uc>0，则c=l，否则c=o，空间矢量所在扇区可表示为：n=4c +2b十a。基本矢量空间分布和切换状态如图l所示。

   

    对于任意的空间矢量uref，假设位于第ⅲ扇区，把它沿相邻两个空间矢量u4、u6方向分解。根据平均值等效原理．并按照直流斩波器的pwm方法，设pwm的周期为t0在，内，玑导通的时间为t4，u6导通的时间为t6零矢量的作用时间为t0，可得到式(1):

    将参考电压矢量uref在二维静止坐标系投影，得到两个空间矢量uα和uβ，从图2中可以得到：

  

从式(2)可以求得：