第24卷第4期, 2011年10月 宁波大学学报（理工版） 首届中国高校优秀科技期刊奖
Vol.24 No.4, Oct. 2011 JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) 浙江省优秀科技期刊一等奖
基于 CAN 和 TMS320F2812 的永磁同步电机控制器的研究
梅义成, 俞建定
*
（宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211）
摘要: 基于永磁同步电机的矢量控制理论、CAN 总线和 TMS320F2812, 从硬件和软件提出了一
种伺服控制器的设计方案及实施方法, 并自定义了电机控制的指令格式, 给出了具体的实施过
程. 实验表明: 在这种设计架构下的伺服控制器能取得较好的效果.
关键词: CAN; TMS320F2812; 矢量控制; 永磁同步电机
中图分类号: TM351 文献标识码: A 文章编号: 1001-5132（2011）04-0101-05
近年来, 随着自动控制及加工制造业的发展,
对开放通用结构的伺服控制器呼声越来越高
[1]
, 笔
者在此提出了一种基于CAN 总线和TMS320F2812
的永磁同步电机(PMSM)伺服控制器的设计, 该控
制器可运用于具有 CAN 总线接口的平台.
1 PMSM 及其控制理论
永磁同步电动机具有体积小、损耗低、效率高、
功率密度大等特点, 但其控制难度较大; 而 CAN
总线具有可靠、高速、实时等特性, 非常适合于实
时控制等领域, 并且随着高速控制芯片的出现及
先进算法不断被提出, 为此类问题的解决提供了
越来越多的手段, 其控制性能日臻完善, 在伺服精
度要求高的场合得到广泛的运用.
20 世纪 70 年代, 德国 Blaschke 等人首先提出
了交流电动机的矢量控制(Transvector Contrl)理论,
奠定了交流电机控制理论的基础. 其基本思想是
通过坐标变换, 将空间相差 120°电角度、时间相差
120°相位的三相交流电, 转换为两相垂直旋转坐
标系 /dq轴上的直流电, 旋转坐标系的角速度等
于三相交流电的角频率. 这样 1 台三相交流电机在
旋转坐标系上就等效为 1 台直流电机, 从而大大简
化了电机的控制. 在忽略铁芯磁饱和、涡流、磁滞
损耗和转子没有阻尼阻抗等情况下, 三相永磁同
步电机在 /dq旋转坐标系下的磁链方程为:
,
,
dddr
qqd
Li
Li
ψ
ψ
ψ
=+
⎧
⎪
⎨
=
⎪
⎩
(1)
其中, ,
qd
ψ
ψ
为定子磁链;
r
ψ
为转子磁链; ,
dq
LL
为 /dq轴电感分量; ,
dq
ii为 /dq轴电流分量.
定子线圈上的电压方程为:
,
,
ddqd
qqdq
up ri
up ri
ψψω
ψψω
=−+
⎧
⎪
⎨
=++
⎪
⎩
(2)
其中, ,
dq
uu为 /dq轴上定子电压分量;
ω
为转子
角速度; r 为每相定子绕组电阻; p 为微分算子.
电磁转矩方程为:
(),
endqqd
Tp i i
ψψ
=− (3)
其中,
n
p 为磁极对数;
e
T 为电磁转矩. 永磁同步电
机的控制方法主要有
0
d
i
=
控制、最大转矩控制、
弱磁控制、cos 1
ϕ
=
控制、最大效率控制等; 其中
0
d
i
=
控制简单易行, 对于面装式永磁同步电机具
有最大转矩电流比
, 且控制性能优良. 当采用
0
d
i
=
控制, 由(1)式和(3)式可得电磁转矩
e
T 为:
enrq
Tpi
ψ
= , (4)
由此可见, 在
0
d
i
=
的情况下, 通过调节 q 轴电流
q
i 就可调节转矩或转速.
2
系统硬件设计
硬件系统包括电源模块、光耦隔离及 IPM 逆
变模块、电流检测和位置检测模块、
TMS320F2812
最小系统板. 其中, 电源模块向 IPM 提供 300 V 直
收稿日期: 2011−06−19. 宁波大学学报（理工版）网址: http://3xb.nbu.edu.cn
第一作者: 梅义成（1971－）, 男, 安徽郎溪人, 在读硕士研究生, 主要研究方向: 嵌入式系统. E-mail: yicheng_mei@qq.com
*通讯作者: 俞建定（1968－）, 男, 浙江宁波人, 高级实验师, 主要研究方向: 嵌入式系统. E-mail: yujianding@nbu.edu.cn
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