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电永磁同步电机控制技术的发展

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电永磁同步电机控制技术的发展

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【摘要】:

永磁同步电机驱动系统的发展离不开电力电子技术、微处理器技术、检测技术和电机控制技术的支持。本文简要介绍了上述相关技术的发展,以便更好地了解永磁同步电动机驱动系统的发展水平。电力电子功率设备和微处理器是支持电机控制系统发展的核心设备。它们是电机控制系统发展的物质基础,影响着控制算法的应用和电机控制系统的发展水平。

电力电子功率器件的发展是电力电子技术发展的核心,推动了电机控制等相关领域的发展。电力电子功率器件经历了四个发展阶段:第一阶段是20世纪五六十年代以晶闸管为代表的,主要应用于低频和高频变换器领域;第二阶段是70年代和80年代,以GTO、GTR和功率MOSFET为代表,推动了高频变换器的发展;第三个阶段是20世纪末,以IGBT为代表,因其优越的性能而成为电力电子应用领域的领先功率器件;目前,电力电子功率器件已进入第四阶段,即以pic、HVIC等电力集成电路为代表的集成化发展阶段。

新一代智能功率模块(IPM)将功率器件与驱动、检测和保护电路集成在一起,使电机驱动系统的开发更方便、更可靠、更高的功率密度比。微处理器的发展直接制约着电机控制算法的实际应用。受微处理器技术发展水平的限制,最初的矢量控制策略仅停留在理论研究的基础上。

随着微处理器技术的快速发展,许多高性能的控制算法成为可能。近年来,美国Ti、摩托罗拉、ad等公司推出了专用于电机控制的高速数字信号处理器(DSP),推动了电机PWM控制和电流控制的发展。这些dsp具有多通道AD转换和PWM控制功能,部分dsp采用浮点运算,大大提高了数据处理能力,可以满足电机驱动控制中更复杂控制算法的运算,实现更高的控制水平。虽然DSP极大地提高了电机控制系统的性能,但实现高响应、复杂调节技术仍然是一个难点。同时,CPLD/FPGA技术的发展为实现PWM控制提供了新的方法。应用CPLD/FPGA技术可以实现PWM控制的快速建模,简化硬件和软件设计,提高开发和运行效率,实现高性能电机控制。目前,这项技术刚刚起步,需要进一步完善。