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伺服电机控制系统
对于数字化伺服电机控制系统，转矩环的性能直接影响着系 统的控制效果，电流采样的精度和实时性很大程度上决定了 系统的动、静态性能，精确的电流检测是提高系统控制精度、 稳定性和快速性的重要环节，也是实现高性能闭环控制系统 的伺服电机控制系统
对于数字化伺服电机控制系统，转矩环的性能直接影响着系 统的控制效果，电流采样的精度和实时性很大程度上决定了 系统的动、静态性能，精确的电流检测是提高系统控制精度、 稳定性和快速性的重要环节，也是实现高性能闭环控制系统 的关键。在伺服电机控制系统中，电流检测的方案有多种， 常见的一种方案是使用霍耳传感器［1］，将电流信号经过电磁 转换，变换为直流电压信号输出，然后，通过运放和比较器 构成的处理电路处理后，输入到处理器；另一种方案是，取 采样电阻两端的电压，经线性光藕或者隔离放大器进行信号 隔离，调理后接A/D转换器输入进行数字化，获取电流的 采样值，而数字化的过程即可以利用处理器中的A/D转换 通道实现［3］ ［4］，也可以利用根据原理实现的模拟量直接转换 为数字量的隔离调制芯片来实现［2］。本文通过对这三种方案 分别进行电路设计和具体实验后所得结果的比较分析，对三 种方案各自的特点有了清晰的认识，这有利于基于不同的条 件选择合适的方案来提高伺服控制系统的整体性能。
2 伺服电机控制系统简介
本系统采用交直交电压型变频电路，主电路由整流电路、 滤波电路与智能功率模块IPM逆变电路构成，控制部分以 DSP芯片TMS320LF2812为核心，CPLD作为辅助处理 模块，构成功能齐全的全数字矢量控制系统，系统结构如图 1 所示，从图 1 可以看出，本系统是一个有电流、转速和位 置负反馈的三闭环系统， DSP 负责采样各相电流，计算电 机的转速和位置，最后运用矢量控制算法，得到电压矢量 PWM 控制信号，经过光藕隔离电路后，驱动逆变器功率开 关器件；同时DSP还监控变频调速系统的运行状态，当系 统出现短路、过流、过压、过热等故障时，DSP将封锁 SVPWM信号，使电机停机，并通过LED显示。CPLD模 块负责对光栅尺反馈的位置信息和上位机发送脉冲形式指 令信息进行滤波和计数，并将数据以总线方式传送给 DSP； 同时处理键盘输入和显示输出，以与开关量的输入输出。
伺服电机控制系统中电流采样的作用就是检测交流同步 电动机的三相定子电流并转换成相应的信号输入到DSP中， 再由DSP的AD模块转化成数字量进行处理。因为本文研 究的是三相平衡系统Ia+Ib+Ic=O,因此只要检测其中的两 路电流，就可以得到三相电流。
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图 1 全闭环立式加工中心的控制框图
3 三种电流采样方案的分析与比较
利用霍耳传感器采样电流
LEM 霍耳传感器介绍