摘要：針對永磁同步電動機的傳統控制，利用永磁同步電機空間矢量脈寬調制原理( svpwm)進行解耦，采集兩路電流信號來控制電機的轉矩及轉速，該文提出了一種基于精確的光電編碼信號測速的無電流環直接電壓控制策略，省去兩路電流采樣信號，節約了成本，提高可靠性；通過dsp芯片tms320f2407設計了工業縫紉機控制器的硬件及軟件，實現了無電流環永磁同步電動機控制，滿足客戶的需求。

關鍵詞：無電流環；工業縫紉機；永磁同步電動機；伺服控制

中國分類號：tm341; tm351    文獻標志碼：a    文章編號：1001-6848(2010)06-0093-03

    傳統工業縫紉機采用離合器電機帶動機頭運轉，轉速一般在3 000 r/min以上，待機時離合器脫開，但電機仍處于空載運轉，耗能高。將永磁同步電機(pmsm)用于工業縫紉機的驅動，可實現工業縫紉機的各種自動化功能，并且具有轉動慣量小、響應速度快：效率高、體積小、噪音低等優點r。pmsm傳統控制方式的基本思路是利用空間矢量原理進行解耦，使永磁同步電機的電流進行分解，從而按直流電機的控制規律來進行控制，難點在于需要同時采樣電機至少兩路的電流值，并對其進行矢量變換（clark變換和park變換），最終變換為電壓信號。文獻[2-4]針對無刷電機進行了理論分析，通過模糊算法或改進的模糊算法提供了很好的動態性能，但算法過于復雜，不利于廣泛使用，且計算機編程計算量大，一來在增加了硬件成本的同時也占用了比較大的軟件開銷，不利于工程實現。

    針對額定扭矩相對恒定的工業縫紉機用電機，采用了一種基于精磅的光電編碼信號測速并通過空間矢量脈寬調制控制的電機控制模式。控制電機的根本目的在于控制電機的轉矩，也實現對電機轉速的控制，svpwm的作用就是控制其轉矩。光電編碼器檢測到脈沖后由dsp控制器計算出當前的轉速，同既定的轉速進行比較，比較后通過積分分離的pid算法，得出應當施加的轉矩值，通過svpwm算法，進行pmsm電機電壓的控制。發揮dsp控制器在運動控制領域的應用優勢，該系統采用以dsp芯片為核心再配以簡單可靠的外圍電路，其控制算法及功能全部由軟件實現。這種方案采用的是不檢測電流，直接通過電壓控制的技術。對于工業縫紉機這類負載波動小、控制精度要求較低的機械，該方案較為適用。由于省掉了電流測量環節，使整個系統簡潔可靠，并降低了成本。

  工業縫紉機用伺服控制系統整體結構如圖1所示，其中220 v市電輸入，整流橋、濾波電容、制動器、ipm逆變器和pmsm構成系統的功率電路，光電編碼器信號構成的速度位囂檢測電路和數字信號處理器( dsp)構成控制回路，人機界面、鍵盤和各種功能電磁鐵構成外圍電路。

    交流220 v電壓經過整流濾波后得到穩定的直流電源供給智能功率模塊(ipm)，功率模塊在svpwm下產生i相pwm電壓供給pmsm，然后pmsm帶動縫紉機機頭進行縫紉工作。

     控制系統的主回路逆變器采用智能功率模塊，該模塊采用20 a/600 v igbt功率管，它內含驅動電路，并設計有過壓、過流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路。同時系統還沒計了軟啟動電路以減少強電對主回路的沖擊。在系統故障保護環節中還設置了主回路過壓、欠壓、過熱、過載、制動異常、光電編碼器反饋斷線等保護功能，故障信號由軟硬件配合檢測，一旦出現保護信號，便可通過軟件或硬件邏輯立刻封鎖pwm驅動信號。與pmsm同軸旋轉的光電編碼器和機頭定位器產生一對正交脈沖信號和pmsm轉子位置信號，用于dsp的速度和位置控鋼。縫紉機1．作時，通過腳踏板調速器給定pmsm的目標轉速，通過人機界面接收目標位置，通過檢測機頭定位器的上下停針信號，配合各個功能電磁鐵，完成自由縫、倒網縫、加固縫、定針縫等各種縫制工藝。

      系統的各種縫制功能以及控制策略的實現，主要靠系統軟件來完成，因此，可靠的