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    引言

    伺服技术是跟踪与定位控制技术，是机电一体化技术的重要组成部分，它广泛地应用于数控机床、工业机器人等自动化装备(液位计、物位计、物位变送器、液位变送器、电容式物位计、电容式液位计、电容式物位变送器、电容式液位变送器、物位开关、液位开关、电容液位计、电容物位计、液位仪表、物位仪表、电容液位变送器、电容物位变送器、射频电容式液位开关、射频电容式物位开关、电容式液位开关、电容式物位开关、音叉式液位开关)

中。随着现代工业生产规模的不断扩大，各个行业对电伺服系统的需求日益增大，并对其性能提出了更高的要求。因此研究、制造高性能、高可靠性的伺服驱动系统是工业先进国家竞相努力的目标，有着十分重要的现实意义。
    目前数字伺服驱动器基本被日本、欧美等国家垄断。我国每年需要从国外进口大量的此类设备用于cnc数控机床等行业，进口驱动器价格高，维修服务不便。我国具有自主知识产权的全数字式伺服驱动器约于上个世纪90年代开始规模化生产制造。华中数控hsv系列全数字交流伺服电机驱动单元具有良好的性能。我公司自主开发的全数字交流伺服系统调速比为1:5000.高端产品往往要采用国外的交流伺服系统，主要是国产伺服驱动控制器在高速和高精等控制特性方面，与日本的fanuc、三菱、松下、富士以及德国的西门子等国外先进产品相比，还存在着显着差距。
    伺服控制系统硬件设计方案数字伺服系统主要由五部分组成：永磁同步电动机、电源模块、驱动与逆变电路模块、速度与位置检测电路模块以及控制电路模块。控制电路模块包括核心控制芯片，人机界面和通讯模块四大部分；驱动与逆变电路模块包括逆变器主电路，电压/电流采样电路，过压/欠压保护、上电限流保护与制动电路等，数字伺服控制系统硬件框图如图1所示。

    tms320f2812dsp为控制核心，接收来自cnc、编码器接口、电流检测模块和故障信号处理模块的信息，完成对永磁同步电机控制和故障处理。光电隔离模块作为电子电路与功率主电路的接口，将dsp发出的svpwm信号经送入ipm模块，完成dc/ac逆变，驱动电动机旋转。编码器接口将绝对式编码器所记录的永磁同步电动机的磁极位置、电动机转向和编码器报警等信息送往dsp,同时将永磁同步电动机的位置信息送往cnc.电机相电流经电流检测模块量测、滤波、幅度变换、零位偏移、限幅，转化为0~3v的电压信号送入dsp的a/d引脚。功率主电路的过压、欠压、短路、电源掉电和ipm故障等信号经故障检测模块检测与处理后，送入dsp的i/o端口。键盘与显示模块是控制器的人机接口，用以完成控制参数的输入，运行状态与运行参数显示。存储器模块用以存储控制参数与系统故障信息。
    伺服的核心控制芯片采用ti公司最新的电机专用控制芯片tms320f2812.与其它同类dsp相比它有以下突出性能：
    采用高性能的静态cmos技术，主频可以达到150mips,使得指令周期缩短到6.67ns（150mhz），并采用32位操作，从而大大提高处理能力；低功耗，供电电压降为1.8v（内核）和3.3v（i/o）；片内高达128k字的flash程序存储器，18k的saram和4k的rom;具有12位的a/d转换器，最小转换时间为80ns等。
    逆变电路使用的是三菱公司的ipm模块，该智能功率模块采用第5代igbt工艺，内置优化后的栅级驱动和保护电路，以不可思议的超小型体积，输出功率强劲的三相波形。