交流永磁同步伺服电机在工业缝纫机中的应用（2）

　　随着制衣行业的规模化发展，工业缝纫机发展迅猛，电气控制系统已进入了数字化阶段。文章介绍了新一代工业缝纫机电气控制系统的特点，全面介绍了交流永磁伺服电动机的控制及其工业缝纫机自动控制等功能的实现。最后给出平缝机和套结机两种电气系统的开发实例。

　　(3) 两种缝纫机的主驱动电机—永磁同步伺服电机

　　两种缝纫机的主驱动电机都采用永磁同步伺服电机, 如图4(a)所示, 输入电压190V到240V, 额定功率375W, 恒转矩运行到6000r/min。面装式磁钢结构保证电机能以高的功率因数运行。分数槽绕组有效地抑制了齿谐波, 减小了振动和噪声。较低的转矩波动, 使缝纫机有宽广的速度调节范围, 并能快速准确停车。安装该电机的缝纫机实物照片如图4(b)所示。图4(c)为平缝机的控制器。

　　4(a) 永磁同步伺服电机

　　4(b) 安装永磁同步伺服电机的平缝机

　　4(c) 平缝机的控制器

　　图4 工业缝纫机用永磁同步伺服电机

　　(4) 驱动器

　　图5 永磁同步伺服电机驱动器

　　驱动器如图5所示, 由DSP和ASIPM组成, 对永磁同步电机实行磁场定向控制。功率变换由ASIPM完成, 内部集成了整流、逆变、前置驱动、多种保护等功能, 与DSP电平兼容。DSP的正交编码器和捕获单元电路对位置信号进行处理,与控制器发出的命令信号比较, PI调节后得到转矩电流分量iq*。DSP内部的模数转换器将来自电流传感器的模拟信号转换成数字信号, 经静止的Clark变换和旋转的Park变换, 得到实际的转矩电流分量iq和磁场电流分量id, 经电流PI调节得到旋转的电压分量ud和uq, Park逆变换将它们变换成静止坐标系中的电压分量uα和uβ,空间矢量PWM算法对uα和uβ运算后得到PWM开关信号, 控制ASIPM的逆变部分。DSP的快速运算能力(指令周期25ns)，高效的指令功能, 以及专为控制而集成的传感器接口电路和PWM输出电路, 极大地提高了系统的控制性能。

　　根据这些理论分析, 我们在平缝机和套结机进行了实际开发, 取得了良好的效果, 现正在进行长时间的寿命实验。图6为套结机样机缝制的部分图案。

　　图6 套结机样机缝制的部分图案

　　4 结束语

　　对工业缝纫机电气系统的特点和分类进行了探讨，概述了控制器、驱动器、电机和电磁铁的功能, 阐述了开发电气系统的技术路线及开发重点, 通过两个开发实例, 讨论了两种控制器的异同点, 重点介绍了基于DSP的永磁同步伺服电机磁场定向控制方法, 从实验的结果看, 取得了预期的效果, 准备进入小批量生产。

　　参考文献

　　[1] 李仁定. 电机的微机控制. 北京:机械工业出版社, 1999

　　[2] 刘和平等．TMS320LF240x DSP结构、原理及应用．北京: 北京航空航天大学出版社, 2002

　　[3] 中国缝制机械协会．关于寄发2002年缝制设备企业经济指标汇总的函, 中缝协信(2003)第003号．

　　[4] 符曦著. 高磁场永磁式电动机及其驱动系统. 北京:机械工业出版社,1997