伺服系统是数控车床的一个重要组成部分,其性能对零件加工精度与加工效率有着重要的影响。目前我国高性能数控机床所采用的电机伺服系统主要依靠进口,这种现状限制了数控机床行业的发展。随着电力电子技术、计算机技术、稀土永磁材料和控制理论的飞速发展,永磁同步电机以其优良的性能被广泛的应用在中低容量的交流伺服系统中,成为伺服驱动的发展方向。本文设计了车床用永磁同步电动机交流伺服驱动系统。该系统应用转子磁场定向矢量控制理论实现了永磁同步电动机控制参数的解耦和转矩的线性化控制;采用电压空间矢量脉宽调制技术,提高了直流母线电压利用率,使整个系统具有控制简单、性能良好的优点。本文采用电机控制专用芯片TMS320LF2407型数字信号处理器(DSP)作为控制核心。数字信号处理器运行速度快,能够完成复杂的控制算法,适合于建立高性能的伺服系统。该芯片具有丰富的片上外设资源,可以大大简化硬件电路设计,方便软件编程。本文在数字电机控制专用DSP芯片TMS320LF2407的基础上,以永磁同步电机为研究对象,应用矢量控制理论和电压空间矢量脉宽调制技术,组建了永磁同步电动机转子磁场定向矢量控制交流伺服系统;本文采用陈伯时的工程设计法,设计了PI速度调节器和PI电流调节器,改善了系统的动态性能和静态性能。本文采用智能功率模块(IPM)作为主要功率器件,简化了电路,增强了系统的可靠性。设计了主电路、系统保护电路、控制回路和采样回路。主电路部分包括整流、滤波、逆变电路等;系统保护电路包括过压、欠压保护、限流启动、IPM故障保护、过流保护等;控制回路包括DSP最小系统电路、与PC机通讯接口电路、仿真接口电路、PWM信号发生电路;采样电路包括电流采样、电压采样、转速采样。本文软件设计采用汇编语言。在研究SVPWM控制原理及其实现方法的基础上,编制了基于SVPWM的闭环控制程序,提高了直流电压利用率。采用硬件法生成SVPWM技术,充分利用了DSP芯片的硬件资源,简化了软件设计工作。最后在MATLAB/SIMULINK环境下对系统进行了动态仿真,并给出了仿真结果。仿真结果表明,应用高速DSP芯片,采用矢量控制的永磁同步电机伺服系统不仅具有良好的动态响应性能和静态性能,而且具有结构紧凑,设计合理,控制灵活等优点,提高了数控车床交流伺服系统的性能。