基于TMS320F28335 的PMSM 伺服系统的设计

交流永磁同步电机（PMSM）伺服系统已广泛应用于在工业领域。为了提高系统的控制性能，设计了以数字信号控 制器TMS320F28335 为控制核心，主电路为AC/DC/AC 拓扑结构，采用id *＝0 矢量控制策略的高性能PMSM 伺服系统，并 将所构成的系统与基于TMS320F2812 的系统进行了比较。相关实验证明，该系统具有更好的响应速度和控制精度。 ### 基于TMS320F28335的PMSM伺服系统设计的知识点 #### 1. 引言与背景 - **交流永磁同步电机（PMSM）伺服系统**：此类系统因其高精度、高响应速度而在数控机床、机器人、火炮等众多工业应用中广泛使用。特别是对那些要求极高精确度和快速反应的应用场景，PMSM伺服系统表现出色。 - **矢量控制理论**：自上世纪70年代以来，随着交流电机矢量控制理论的发展和完善，结合先进的电机控制芯片（如DSP），高性能交流伺服系统得以实现。矢量控制能够有效改善电机的扭矩和速度控制性能。 - **现有系统中的问题**：早期伺服系统多采用定点型DSP作为控制芯片，例如TMS320F2407和TMS320F2812。然而，这些芯片在处理复杂算法时存在一定的局限性。 #### 2. TMS320F28335 DSC的特点及优势 - **TMS320F28335型DSC**：为了克服现有系统的问题，研究人员设计了一种基于TMS320F28335型DSC的大功率PMSM伺服系统。这款DSC具有更高的运算性能，可以更好地支持复杂的控制算法，从而提高伺服系统的响应速度和控制精度。 - **性能对比**：与基于TMS320F2812的系统相比，基于TMS320F28335的系统展现了更佳的动态特性和控制精度。这得益于TMS320F28335在浮点运算能力上的显著提升。 #### 3. 系统设计 - **硬件框架**：系统硬件主要包括控制芯片（TMS320F28335）、功率模块（采用AC/DC/AC电压型变频器）、IGBT驱动电路（使用IFF600R17KE3型IGBT和2SD106AI-17型驱动芯片）、采样检测电路（利用霍尔电流传感器进行电流采样）以及通信显示接口等。 - **软件设计**： - **采样与检测**：电流采样通过霍尔电流传感器和信号调理电路进行，采样后的信号转换为0~3V电压信号，供DSC的A/D转换接口使用。 - **位置速度检测**：通过光电编码盘TRD-2T2048BF与DSC的EQEP模块实现位置和速度的检测。 - **控制算法**：采用id*=0的矢量控制方法。id*、iq*经过PI调节后得到电压ud*、uq*，再通过反Park变换得到uα*、uβ*，最终通过SVPWM模块获取PWM输出逻辑。 - **软件流程**：软件流程主要包括电流采样、坐标变换、位置转速检测、PI调节和SVPWM模块控制。这些任务通过中断服务子程序完成。 #### 4. 实验结果与结论 - **实验结果**：实验证明，基于TMS320F28335的PMSM伺服系统在响应速度和控制精度方面均优于基于TMS320F2812的系统。 - **结论**：该研究证明了TMS320F28335在提高伺服系统性能方面的潜力，尤其是在处理复杂的控制算法时，其浮点运算能力的优势明显。 基于TMS320F28335的PMSM伺服系统不仅在硬件设计上进行了优化，而且在软件控制策略上也采用了更为高效的算法，从而显著提升了系统的整体性能。