基于DSP的交流永磁同步直線電機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　直線電機(jī)初級(jí)的三相電壓（U、V、W相）構(gòu)成了三相初級(jí)坐標(biāo)系（a，b，c軸系），其中的三相繞組相角相差120?，即在水平方向上互差1/3極距。參照旋轉(zhuǎn)電機(jī)矢量變換理論，設(shè)定兩相初級(jí)坐標(biāo)系（α-β軸系），由三相初級(jí)坐標(biāo)系到直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換稱為Clark變換，見式（1）。

　　從靜止坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換稱為Park變換，見式（2）。反之稱Park逆變換。

　　θ是d軸與 軸的夾角。根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的Park變換理論和兩電機(jī)結(jié)構(gòu)比較。由于電機(jī)運(yùn)動(dòng)部分的不同，故直線電機(jī)動(dòng)子相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子，直線電機(jī)定子相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)動(dòng)子。所以在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系固定在動(dòng)子上，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子一起同步旋轉(zhuǎn)。在直線電機(jī)中，由運(yùn)動(dòng)相對(duì)性原理，動(dòng)子的直線運(yùn)動(dòng)，可理解為定子相對(duì)于動(dòng)子作反方向直線運(yùn)動(dòng)，因此“旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系”（實(shí)際上此坐標(biāo)系是直線運(yùn)動(dòng)的，應(yīng)稱之為直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系）則固定在定子上，和定子一起相對(duì)于動(dòng)子作直線運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。此時(shí)，直線電機(jī)動(dòng)子向右作直線運(yùn)動(dòng)，其定子則相對(duì)于動(dòng)子向左直線運(yùn)動(dòng)，固定在定子上的坐標(biāo)系也和定子一起相對(duì)于動(dòng)子相對(duì)于動(dòng)子向左運(yùn)動(dòng)。動(dòng)子內(nèi)部的行波磁場(chǎng)相對(duì)于動(dòng)子本身是向左運(yùn)動(dòng)，這樣站在固定在定子上的坐標(biāo)系上觀察此同步電機(jī)的行波磁場(chǎng)則是靜止的。于是讓d軸位于次級(jí)永磁體N極軸線上，q軸則超前d軸90?，也就是極距的1/4。θ由直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)子所處的位置決定。

　　3．永磁同步直線電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)直線電機(jī)工作原理，采用矢量變換設(shè)計(jì)其控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

　　控制器采用DSP處理器，選用TI公司的TMS320F2812 DSP。它是TI公司最新推出的32位定點(diǎn)高速數(shù)字信號(hào)處理器，150MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短至6.67NS，內(nèi)置12位的AD轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換器

　　轉(zhuǎn)換器從原理上可分為協(xié)議轉(zhuǎn)換器、接口轉(zhuǎn)換器兩大類。從應(yīng)用上又可以分光纖轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器、視頻轉(zhuǎn)換器等等。例如視頻轉(zhuǎn)換器就是一種連接電腦和電視的設(shè)備，它可以把電腦上的內(nèi)容轉(zhuǎn)換并顯示在電視機(jī)上，讓人們可以在電視上學(xué)電腦，上網(wǎng)，玩游戲，做商業(yè)演示，看股票等等。 [全文]

，最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為80ns[4]。功率驅(qū)動(dòng)部分采用IPM模塊， PWM
PWM
　　PWM即脈沖寬度調(diào)制，是一種利用微處理器的數(shù)字輸出來控制模擬電路的控制技術(shù)。PWM以其控制簡(jiǎn)單、靈活、效率高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。如今的很多微型控制器中都有PWM控制器。

頻率最高可達(dá)20K。

　　永磁同步直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示