基于MC56F84789 DSC单芯片同时控制两个增量式编码器的三相永磁同步电机的伺服驱动, Rev. 0, 12/2014
Freescale Semiconductor 3
实现更先进的诸如正弦永磁同步电机驱动系统。飞思卡尔MC56F84789数字信号控制器是一款高
性价比、具有强劲运算性能的电机控制专用控制器,非常适合正弦永磁同步电机控制应用。
相比于交流感应电机,永磁同步电机具有很多优点。由于转子带有永磁材料,转子磁场直接由转
子永磁体产生,这样永磁同步电机可以获得比交流感应电机更高的效率。基于这一优势,永磁同
步电机被广泛地应用于需要高可靠性和高能效的产品中,如白色家电(冰箱、洗衣机和洗碗机等)、
泵、压缩机、风机和其它电器。
三相永磁同步电机通常有两种最常见的类型:正弦永磁同步电机和方波无刷直流电机(BLDC)。
正弦永磁同步电机与方波无刷直流电机非常相似,但有以下两个主要差别:
电机结构
o 定子感应的反电动势:正弦永磁同步电机为正弦波,方波无刷直流电机为梯形波。
控制方式
o 正弦永磁同步电机采用三相正弦波控制,而方波无刷直流电机采用方波六步换向控
制。
由于恒定的转矩控制,通常正弦永磁同步电机比方波无刷直流电机具有更好的性能,然而方波无
刷直流电机更易于控制。方波无刷直流电机的广泛使用有其历史原因,主要因为在当时先进的控
制技术和高性能的控制器还未成熟,而方波无刷直流电机因其总有一相处于非导通状态,使得使
用简单的算法便可实现无位置传感器的方波六步换向控制。正弦永磁同步电机虽然需要复杂的控
制技术,但却能提供更平滑的转矩、更低的噪声等好处。正如本文档所描述的,飞思卡尔
MC56F84789数字信号控制器能提供两个带增量式光电编码器的三相永磁同步电机矢量控制必需
的所有功能模块。
使用飞思卡尔的MC56F84789数字信号控制器,在几乎不增加系统硬件成本的情况下,可直接用
三相永磁同步电机控制系统替代方波无刷直流电机控制系统。正弦永磁同步电机常见的控制算法
有以下两种:
标量控制:V/Hz恒量控制是非常流行的标量控制技术
矢量控制或磁场定向控制:相比于标量控制,矢量控制带来整体驱动性能的提升,如高能
效、全转矩控制、励磁和转矩解耦控制、和优异的动态性能等。
本文档所描述的永磁同步电机控制技术是更为高级的矢量控制。
对于永磁同步电机矢量控制系统,必需获得准确的电机转子初始位置,才能实现闭环启动。而本
方案采用一种转子初始位置搜索法,仅利用增量式编码器,无需霍尔UVW传感器,进而降低系统
成本。本文档内容包含基本电机理论、系统设计概念、软件设计、以及FreeMASTER可视化软件
工具。