資料介紹
1 概述
無刷直流電機是隨著電力電子器件及新型材料發展而迅速成熟起來的一種新型機電一體化電機,它既具有交流電機的結構簡單,運行可靠,維護方便等優點,又具備直流電機那樣良好的調速特性而無由于機械式換向器帶來的問題,還具有運行轉速穩定、效率高、相對成本低等優點,因此被廣泛應用于各種調速驅動場合[1]。以往的無刷直流電機多由單片機附加許多種接口設備構成。不僅復雜,而且速度也受到限制,難于實現從位置環到速度、電流環的全數字控制,也不方便擴展。而應用數字信號處理器(DSP)實現的電機伺服系統卻可以只用一片DSP就可以替代單片機和各種接口, 擴展方便,可以實現位置、速度和電流環的全數字化控制[2]。
本文采用TI公司推出的240xDSP作為無刷直流電機全數字控制核心,組成的伺服系統只需要很少的系統元件。TMS320F240X是美國TI公司推出的高性能16位數字信號處理器(DSP),是專門為電機的數字化控制而設計的。這種DSP包括一個定點DSP內核及一系列微控制器外圍電路,將數字信號處理的運算能力與面向電機的高效控制能力集于一體,可以實現用軟件取代模擬器件,方便地修改控
制策略,修正控制參數,兼具故障檢測、自診斷和與上位機通信等功能。
2 硬件介紹
TMS320LF2407A的內核是TMS320C2XX(圖1),內部采用了哈佛結構,流水線作業,在20MHz的時鐘頻率下,指令周期僅為50ns,且多數指令都能在一個指令周期內完成。其中央算術邏輯部分包括32位中央算術邏輯單元(CALU),32位累加器,CALU的輸入/輸出數據定標移位器,16位×16位乘法器,乘積定標移位器,數據地址發生邏輯(包括8個輔助寄存器和1個輔助寄存器算術單元(ARAU),程序地址發生邏輯。當處理器連續工作時,還能同時執行:a、經由串行口的數據接收和發送;b、內部定時器減數;c、產生三相脈寬調制(PWM)波形;d、采集4個模擬信號;e、看門狗定時器減數。它還包含有其它系列的DSP芯片所沒有的雙10位模數轉換器、基于PWM控制的管理器(6個比較單元、12路PWM輸出、2路光電編碼器接口的編碼單元)。其PWM波形生成單元包含可編程死區控制,可輸出非對稱PWM波形、對稱PWM波形和空間矢量PWM波形[4]。LF2407是x240x系列DSP中唯一能夠擴展外部存儲器,也是其中控制功能最強、片上設施最完備的一個型號,廣泛的用于代碼開發、系統仿真以及實際系統中。
圖1 TMS320Lx240x系列DSP控制器總體結構
3 DSP控制流程
圖2是用TMS320LF2407A實現三相無刷直流電動機調速的控制和驅動電路。本設計采用TMS320LF2407A微控制器為系統控制器核心,以功率MOSFET場效應管為功率變換元件,任意時刻電機只有兩相導通來控制換流元件,采用PWM方式來控制電機的轉矩和轉速。在這里,三個位置間隔120O分布的霍爾傳感器H1,H2,H3經整形隔離電路后分別與TMS320LF2407A的三個捕捉引腳CAP1,CAP2,CAP3相連,通過產生捕捉中斷來給出換相時刻,同時給出位置信息。
圖2 用TMS320LF2407A實現三相無刷直流電動機調速的控制和驅動
從理論上來看,直流無刷電動機的速度和轉矩控制主要依據如下的轉矩和反電動勢工程計算方程
其中,N為直流無刷電動機定子每相線圈數, 為轉子的長度,r為轉子的內徑,B為轉子的磁通密度, 為電動機的角速度,i為相電流,L為相感抗, 為轉子的位置,R為相阻抗[5]。
從方程可以看到,反電動勢與電動機的轉速成比例,而轉矩與相電流也幾乎勢成比例的。根據這些特點,在方案中采用了圖3所示的控制策略。給定轉速與速度反饋形成偏差,經速度調節后產生電流參考量,它與電流反饋量的偏差經電流調節后形成PWM占空比的控制量,實現電動機的速度控制。電流的反饋是通過檢測電阻上的壓降來實現的。速度反饋是通過霍爾傳感器輸出的位置量,經過計算得到的。位置傳感器輸出的位置量還用于控制換相。
無刷直流電機是隨著電力電子器件及新型材料發展而迅速成熟起來的一種新型機電一體化電機,它既具有交流電機的結構簡單,運行可靠,維護方便等優點,又具備直流電機那樣良好的調速特性而無由于機械式換向器帶來的問題,還具有運行轉速穩定、效率高、相對成本低等優點,因此被廣泛應用于各種調速驅動場合[1]。以往的無刷直流電機多由單片機附加許多種接口設備構成。不僅復雜,而且速度也受到限制,難于實現從位置環到速度、電流環的全數字控制,也不方便擴展。而應用數字信號處理器(DSP)實現的電機伺服系統卻可以只用一片DSP就可以替代單片機和各種接口, 擴展方便,可以實現位置、速度和電流環的全數字化控制[2]。
本文采用TI公司推出的240xDSP作為無刷直流電機全數字控制核心,組成的伺服系統只需要很少的系統元件。TMS320F240X是美國TI公司推出的高性能16位數字信號處理器(DSP),是專門為電機的數字化控制而設計的。這種DSP包括一個定點DSP內核及一系列微控制器外圍電路,將數字信號處理的運算能力與面向電機的高效控制能力集于一體,可以實現用軟件取代模擬器件,方便地修改控
制策略,修正控制參數,兼具故障檢測、自診斷和與上位機通信等功能。
2 硬件介紹
TMS320LF2407A的內核是TMS320C2XX(圖1),內部采用了哈佛結構,流水線作業,在20MHz的時鐘頻率下,指令周期僅為50ns,且多數指令都能在一個指令周期內完成。其中央算術邏輯部分包括32位中央算術邏輯單元(CALU),32位累加器,CALU的輸入/輸出數據定標移位器,16位×16位乘法器,乘積定標移位器,數據地址發生邏輯(包括8個輔助寄存器和1個輔助寄存器算術單元(ARAU),程序地址發生邏輯。當處理器連續工作時,還能同時執行:a、經由串行口的數據接收和發送;b、內部定時器減數;c、產生三相脈寬調制(PWM)波形;d、采集4個模擬信號;e、看門狗定時器減數。它還包含有其它系列的DSP芯片所沒有的雙10位模數轉換器、基于PWM控制的管理器(6個比較單元、12路PWM輸出、2路光電編碼器接口的編碼單元)。其PWM波形生成單元包含可編程死區控制,可輸出非對稱PWM波形、對稱PWM波形和空間矢量PWM波形[4]。LF2407是x240x系列DSP中唯一能夠擴展外部存儲器,也是其中控制功能最強、片上設施最完備的一個型號,廣泛的用于代碼開發、系統仿真以及實際系統中。
圖1 TMS320Lx240x系列DSP控制器總體結構
3 DSP控制流程
圖2是用TMS320LF2407A實現三相無刷直流電動機調速的控制和驅動電路。本設計采用TMS320LF2407A微控制器為系統控制器核心,以功率MOSFET場效應管為功率變換元件,任意時刻電機只有兩相導通來控制換流元件,采用PWM方式來控制電機的轉矩和轉速。在這里,三個位置間隔120O分布的霍爾傳感器H1,H2,H3經整形隔離電路后分別與TMS320LF2407A的三個捕捉引腳CAP1,CAP2,CAP3相連,通過產生捕捉中斷來給出換相時刻,同時給出位置信息。
圖2 用TMS320LF2407A實現三相無刷直流電動機調速的控制和驅動
從理論上來看,直流無刷電動機的速度和轉矩控制主要依據如下的轉矩和反電動勢工程計算方程
其中,N為直流無刷電動機定子每相線圈數, 為轉子的長度,r為轉子的內徑,B為轉子的磁通密度, 為電動機的角速度,i為相電流,L為相感抗, 為轉子的位置,R為相阻抗[5]。
從方程可以看到,反電動勢與電動機的轉速成比例,而轉矩與相電流也幾乎勢成比例的。根據這些特點,在方案中采用了圖3所示的控制策略。給定轉速與速度反饋形成偏差,經速度調節后產生電流參考量,它與電流反饋量的偏差經電流調節后形成PWM占空比的控制量,實現電動機的速度控制。電流的反饋是通過檢測電阻上的壓降來實現的。速度反饋是通過霍爾傳感器輸出的位置量,經過計算得到的。位置傳感器輸出的位置量還用于控制換相。
下載該資料的人也在下載
下載該資料的人還在閱讀
更多 >
- 無刷直流電機與有刷直流電機的區別
- 三相無刷直流電機驅動器參考設計
- 三相無刷直流電機
- 無刷直流電機原理
- 無刷直流電機原理圖
- 無刷直流電機最終版 0次下載
- 永磁無刷直流電機
- 永磁無刷直流電機簡介
- 三相無刷直流電機原理和控制方法
- 無刷直流電機的工作原理
- 無刷直流電機運行原理與基本控制
- 好用的無刷直流電機論文下載 26次下載
- 兩相無刷直流電機矢量控制系統 21次下載
- 基于DSP的無刷直流電機的模糊控制 24次下載
- 三相無刷直流電機調速系統的仿真
- 無刷直流電機的類型和工作原理 1525次閱讀
- BLDC電機與有刷直流電機的區別 376次閱讀
- 無刷直流電機矢量控制技術詳解 927次閱讀
- 永磁無刷直流電機的控制方法 870次閱讀
- 無刷直流電機的優勢及工作原理 6097次閱讀
- 有刷直流電機的轉矩負載、轉速、電機電流的關系 1.4w次閱讀
- 微型有刷直流電機與無刷電機對比分析 3137次閱讀
- 什么是無刷直流電機(BLDC)以及它的應用 5.1w次閱讀
- 解析什么是無刷直流電機(BLDC) 2.2w次閱讀
- 無刷直流電機的特點及應用領域 2.1w次閱讀
- 一文解析無刷直流電機與直流有刷電機的區別 4.4w次閱讀
- IR2110在無刷直流電機驅動電路中的應用 1.8w次閱讀
- 淺析無刷直流電機,無刷直流電機的工作原理及其結構構成 2.6w次閱讀
- 無刷直流電機的控制策略與無刷直流電機仿人智能系統設計 3922次閱讀
- 基于DSP的三相8極無刷直流電機控制設計 4757次閱讀
下載排行
本周
- 1電子電路原理第七版PDF電子教材免費下載
- 0.00 MB | 1489次下載 | 免費
- 2單片機典型實例介紹
- 18.19 MB | 91次下載 | 1 積分
- 3S7-200PLC編程實例詳細資料
- 1.17 MB | 27次下載 | 1 積分
- 4筆記本電腦主板的元件識別和講解說明
- 4.28 MB | 18次下載 | 4 積分
- 5開關電源原理及各功能電路詳解
- 0.38 MB | 9次下載 | 免費
- 6基于AT89C2051/4051單片機編程器的實驗
- 0.11 MB | 4次下載 | 免費
- 7基于單片機和 SG3525的程控開關電源設計
- 0.23 MB | 3次下載 | 免費
- 8基于單片機的紅外風扇遙控
- 0.23 MB | 3次下載 | 免費
本月
- 1OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234313次下載 | 免費
- 2PADS 9.0 2009最新版 -下載
- 0.00 MB | 66304次下載 | 免費
- 3protel99下載protel99軟件下載(中文版)
- 0.00 MB | 51209次下載 | 免費
- 4LabView 8.0 專業版下載 (3CD完整版)
- 0.00 MB | 51043次下載 | 免費
- 5555集成電路應用800例(新編版)
- 0.00 MB | 33562次下載 | 免費
- 6接口電路圖大全
- 未知 | 30319次下載 | 免費
- 7Multisim 10下載Multisim 10 中文版
- 0.00 MB | 28588次下載 | 免費
- 8開關電源設計實例指南
- 未知 | 21539次下載 | 免費
總榜
- 1matlab軟件下載入口
- 未知 | 935053次下載 | 免費
- 2protel99se軟件下載(可英文版轉中文版)
- 78.1 MB | 537791次下載 | 免費
- 3MATLAB 7.1 下載 (含軟件介紹)
- 未知 | 420026次下載 | 免費
- 4OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234313次下載 | 免費
- 5Altium DXP2002下載入口
- 未知 | 233045次下載 | 免費
- 6電路仿真軟件multisim 10.0免費下載
- 340992 | 191183次下載 | 免費
- 7十天學會AVR單片機與C語言視頻教程 下載
- 158M | 183277次下載 | 免費
- 8proe5.0野火版下載(中文版免費下載)
- 未知 | 138039次下載 | 免費
評論
查看更多