基于dsp開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第4期(總第137期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No．42006年8月MECHANICALENGINEERING8LAUT0MAT10NAug．文章編號(hào)：1672—6413(2006)04—0100—03基于DSP的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)沈儀，樊印海(大連海事大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，遼寧大連116026)摘要：介紹了以美國(guó)TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407為控制核心的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)的硬件組成和控制結(jié)構(gòu)，詳細(xì)描述了SRM控制系統(tǒng)的核心控制策略，用實(shí)驗(yàn)的方

2、法進(jìn)一步證實(shí)了文中所述方法的正確性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；PI控制策略；DSP中圖分類號(hào)：TM352文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言1．2控制電路開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱SRM)是2O世紀(jì)基于TMS320LF2407的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制電路8O年代興起的一種新型機(jī)電一體化交流調(diào)速系統(tǒng)。它組成見(jiàn)圖2，由于智能功率模塊中集成了功率保護(hù)電融新型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)于路和IGBT觸發(fā)電路，故而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由霍爾一體，兼有交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)元件檢測(cè)到的電流經(jīng)過(guò)隔離放大之后被DSP的A／D固耐用、無(wú)刷

3、、無(wú)整流子和直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能轉(zhuǎn)換模塊采樣，采樣電流作為電流環(huán)的反饋；繞組溫好、控制電路簡(jiǎn)單、輸出特性變化靈活、能頻繁正反度同外部給定一樣經(jīng)過(guò)放大電路的放大和A／D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)和頻繁起制動(dòng)、在負(fù)載和轉(zhuǎn)速變化時(shí)均有較高效率、之后，得到的數(shù)字量為程序所用；位置信號(hào)為捕獲單能適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是一種性價(jià)比較高的無(wú)級(jí)調(diào)元所獲得；此外，本系統(tǒng)還可以通過(guò)CAN控制器模塊速系統(tǒng)。與網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備進(jìn)行通訊，通過(guò)串行通訊接口實(shí)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理現(xiàn)與上位機(jī)通訊。1．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(8極／12極)、功率變換廣■==_1隔離放lA／

4、D舔器、位置檢測(cè)、電流檢測(cè)、功率變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及l(fā)竺!要!r-一大電路l一蘭g上蓑以DSP為核心的控制單元組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，其中虛線部分主要由TMS32OLF24O7來(lái)完成。由圖1可區(qū)巫放大藿=C=A=N=T>n芝見(jiàn)，本系統(tǒng)的大部分：[作都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，包括轉(zhuǎn)A／D通速調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、電機(jī)轉(zhuǎn)向控制等和最后直接輸出CANR總l竺塞}=：路電<：==線邏輯電平型的脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率模塊。3I位置信號(hào)整形電路智P'Ml鬟l莓隔離電路蒺____圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2DSP控制系統(tǒng)組成收稿日期：2005—12—21；修回日期：20

5、06—03—15作者簡(jiǎn)介：沈儀(1979一)，男，廣西北海人，碩士研究生。維普資訊http://www.cqvip.com2006年第4期沈儀，等：基于DSP的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)·lOl·1．2．1功率轉(zhuǎn)換當(dāng)續(xù)流時(shí)，(以L為例說(shuō)明)電流通過(guò)D1和D2采用日本三菱公司生產(chǎn)的PS21564智能功率模回路向電容C充電，實(shí)現(xiàn)續(xù)流。同理D3和D4，D5和塊組成本系統(tǒng)的功率電路，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，下D6為L(zhǎng)和L繞組的續(xù)流回路。面介紹其工作原理。此電路雖然沒(méi)有用到T1、T3、T5和T2、T4、T1～T6和T1～T6分別為兩塊PS2

6、1564內(nèi)部T6，但用到了內(nèi)部的對(duì)應(yīng)續(xù)流二極管，使續(xù)流時(shí)不必的6個(gè)IGBT，實(shí)際上是用一塊的上橋臂和另一塊的再外加二極管。對(duì)非自舉電容充電供電的IPM，T1、下橋臂構(gòu)成的功率電路的兩個(gè)開(kāi)關(guān)。D1～D6和D1～T3、T5和T2、T4、T6都不用加控制信號(hào)；而對(duì)于D6分別為內(nèi)部各個(gè)IGBT的續(xù)流二極管，T1和T2自舉電容供電的IPM，要求同時(shí)控制T2、T4和T6，為相繞組LA的功率開(kāi)關(guān)，T3和T4為相繞組L的功目的是給對(duì)應(yīng)的上橋臂自舉電容充電。本設(shè)計(jì)采用的率開(kāi)關(guān)，T5和T6為相繞組Lc的功率開(kāi)關(guān)。以L相方法是T2和T4、T4和T6、

7、T6和T2分別同時(shí)導(dǎo)繞組為例，當(dāng)L相繞組導(dǎo)通時(shí)T2一直導(dǎo)通，而通過(guò)通，即分別加相同的控制信號(hào)。PWM控制T1的通斷來(lái)調(diào)整L相的電流，當(dāng)繞組電從整個(gè)系統(tǒng)考慮，該功率電路雖然用兩塊流小于設(shè)定值時(shí)增大PWM占空比，大于設(shè)定值時(shí)減PS21564模塊，但它內(nèi)部有電壓自舉電路，只需一路小PWM占空比，從而實(shí)現(xiàn)電流斬波控制。繞組LB和15V電源供電，并且不需要在外加續(xù)流二極管，對(duì)比Lc工作與L相同。由IGBT構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換電路，成本并沒(méi)有相差很多。PN圖3DSP—IPM功率電路連接形式1．2．2位置檢測(cè)之間，對(duì)繞組施加正向電壓，建立和維持電流

8、，在，，本系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)控制方式。其中通之后，對(duì)繞組施加反向電壓，使電流快速下降至零為過(guò)不斷檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)速度反饋，位置止。開(kāi)通角度、關(guān)斷角度選取得好，就可以很大程度信息的準(zhǔn)確度直接影響到控制系統(tǒng)的控制精度，由此上減小系統(tǒng)的損耗，提高能量利