PTS-系列之PEK-190系列教學

PEK-190模塊——PMSM矢量控制

寫在前面的話：

永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor——PMSM）是用稀土永磁體取代勵磁繞組所構成的一種新型同步電機。其結構簡單、體積小、運行可靠，相對于感應電機，PMSM 效率高、功率密度大、調(diào)速范圍寬、力矩波動小、能夠運用在高壓大容量伺服驅動的場合。

固緯PEK-190模塊是適配額定功率400W，額定轉速3000rpm的PMSM可滿足教學需求。本期基于PEK-190模塊的矢量控制策略教學為老師提供PMSM相關控制策略資料以及教學資源。

PEK-190電機控制模組

PEK-190模組介紹：

PEK-190 為PMSM驅動模組(Motor Drive)，模組實物照片如圖1 所示，主要為三相全橋逆變器(Single Phase Inverter)與PMSM組成，同時還具有主要變量的檢測和DSP控制功能部分。該模組實驗目的是為使用者提供基于DSP控制的電力變換器學習平臺，即借助 PSIM 軟件完成仿真和實驗。第一學習者可以在PSIM上建立模擬（連續(xù)）仿真電路，以學習電力變換器的原理、分析和功能設計；第二將電力變換器的控制器（如PI 控制器）離散化，即轉化去數(shù)字（離散）仿真部分，進行仿真研學；第三借助DSP芯片內(nèi)部所具有的A/D轉化器、數(shù)據(jù)處理和PWM信號生成功能，再次進行數(shù)字（離散）仿真；第四通過PSIM 之 C代碼生成功能，將控制部分生成C代碼；最后將生成的C代碼下載于PEK-190的DSP之中，以備實物實驗。這樣設計的最大優(yōu)點方便實驗者能夠快速完成DSP對變換器主電路的控制。

進行實驗除需要PEK-190 模組外，仍需配置PEK-005A(輔助電源)和 PEK-006 (JTAG 下載器)等，并在 PTS-3000的實驗平臺上完成。

PTS-3000 實驗平臺

Motor Drive組成

PMSM驅動實驗系統(tǒng)組成如圖所示，即主要由DC電源、三相逆變電路、Motor、檢測單元模塊和DSP數(shù)據(jù)采集、處理及PWM信號模塊組成。

PMSM驅動實驗系統(tǒng)

PMSM實驗方案

一個完整的電機驅動實驗需要以下步驟部分，即（１）電機數(shù)學物理模型分析與建立；（2）電機矢量控制策略；（3）仿真驗證。下面對實現(xiàn)PMSM矢量控制實驗的主要步驟及操作平臺進行討論。

（１）電機數(shù)學物理模型分析與建立

PMSM 的研究早在1930 年已經(jīng)開始，隨著電磁材料技術、計算機輔助設計技術、控制技術、驅動電路技術等基礎技術的發(fā)展，PMSM 特性得以很快的發(fā)展。PMSM 的控制技術于1971 年得到了突破性的進展。德國西門子公司的Blaschke 等人首先提出了交流電機的矢量控制理論，后來這一理論在PMSM 領域得到了快速的發(fā)展。

（固緯實驗模組）PMSM結構模型和等效坐標如圖所示。

PMSM 結構模型 

PMSM 的等效結構坐標圖

電機定子一般由三相繞組和鐵心組成，其中三相繞組往往以星型的方式連接，其物理方程如下：