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图1 DSP 和电机控制芯片可 简化基于DSP 的交流电 机控制硬件 作者：Aengus Murray 一般而言，运动环路的设计与电机类型（交流或直流）无关，只 变速电机控制系统应用广泛，涵盖从高端工业机器人到普通家 与系统的机械特性有关，如惯性、动摩擦等。电流环路则不然， 用电器（例如家用洗碗机）的各个领域。这些系统中的控制环 其复杂度在很大程度上取决于电机类型。对于直流电机，其扭矩 路最初是用模拟器件实现的。通常，运算放大器用在反馈补偿 与电枢绕组中的直流电流成正比。但是，为了控制交流电机的扭 电路中，比较器则用于产生开关电源转换器的控制信号。然而， 矩，电流必须与旋转的转子磁场的位置同步。简化电机扭矩控制 随着低成本微电脑的出现，控制和用户接口功能已越来越多地 的一种方法是将测得的定子电流变换成一个与转子磁场同步的 采用数字方式实现。处理能力的成本持续降低使得系统硬件进 参考系。这一过程（图 2）会产生两个等效的直流电机电流量： 一步简化成为可能，所有电机控制功能都可以在同一处理器上 产生扭矩的分量Iq 和磁场控制分量Id。交流电机控制系统计算所 实现。 需的两个正交电压Vd 和Vq ，以迫使Iq 电流直接满足扭矩需求， 过去十年中，ADI 公司运动控制部门始终是旋变数字转换产品 并迫使Id 电流保持恒定的转子磁场。然后执行逆变换，将“直流 的领先供应者，为交流伺服电机市场提供服务。在永磁交流伺 电机”Vd 和Vq 电压变回定子参考系，以得出所需的绕组电压。 服驱动系统中，可以使用诸如 AD2S80 和 AD2S90 旋变数字 图2 (R/D)转换器之类的器件对模拟反馈信号进行处理，以便对位 置和速度实施数字控制。ADI 运动控制部门的必威体育精装版产品 ——ADMC200 和ADMC201 运动协处理器进一步发展了这一 理念。这些多功能器件在单颗芯片上集成了提供反馈控制电流 以控制交流电机所需的全部接口和信号处理功能。 ADMC201 提供了用来捕获电机电流或电压信号的模拟采集系 统、用来调理这些信号的矢量处理功能，以及控制电源转换器 所需的脉宽调制器。ADMC201 与数字信号处理器ADSP-2105 配合使用，构成了交流电机驱动系统的高性能控制引擎。下面 的示例说明了器件的主要特性及其在电机控制应用中的作用。 图3 显示了一个永磁交流伺服电机的全数字式控制方案。旋变数 交流伺服电机控制系统：伺服电机控制系统通常具有两个级联控 字旋变数字(R/D)转换器从轴上安装的旋转变压器的输出信号获 制环路，如图1 所示。外环（运动环路）根据位置或速度传感器 得数字角位置反馈信息。外面的位置和速度环路计算所需的电机 的反馈信号控制电机的位置和速度。此环路的输出是要求增大或 扭矩电流 Iq*。电机速度是利用估算算法从位置测量结果算得。 减小电机扭矩的信号，该信号被馈送至内环（电流环路）。电流 磁场减弱分量Id 一般为0 ，以便提供最大电机扭矩输出。然而，