Ⅰ DSP的非同步電動機控制系統具體介紹
1 非同步電機控制的數學模型
鼠籠式非同步電機在d,q兩相同步旋轉坐標系下的數學模型的電壓方程為:
其中:usd和usq分別為d,q旋轉坐標系下的定子電壓;isd和isq分別為d,q旋轉坐標系下的定子電流;ird和irq分別為d,q旋轉坐標系下的轉子電流;Rs和Ls分別為定子繞組的電阻與自感;Rr和Lr分別為定子繞組的電阻與自感;Lm為定轉子互感;P為微分運算元;ω1為同步旋轉角頻率;ωs為轉差角頻率;
將轉子磁鏈矢量定在d軸方向上,可以推導出轉子磁鏈為:
其中:Tr為轉子時間常數。
由式(2)可見,調節定子電流的isd分量可以調節轉子磁鏈ψr,而當保持該定子電流磁通分量不變時,轉子磁通保持不變。其轉矩方程為:
其中:Te為電磁轉矩;np為電機的極對數;由式(3)可見,控制定子電流isq分量可以控制電機的電磁轉矩Te,通過該轉矩分量可以調節電機的轉速。該控制系統採用雙閉環結構,圖1所示是其控制系統結構原理圖。 該控制系統所檢測的兩相定子電流經Clarke與Park變換後可產生轉矩電流分量和勵磁電流分量,然後結合檢測轉速並通過電流模型計算坐標變換所需的磁鏈角。檢測轉速與給定轉速誤差經PI調節後將生成轉矩給定值。轉矩電流分量與勵磁電流分量的誤差經PI調節可產生u小M。給定值,並在通過旋轉坐標變換後輸入SVPWM模塊以產生6路PWM波,從而控制逆變器。2 SVPWM原理
電壓空間矢量PWM技術是SPWM技術與電機磁鏈圓形軌跡直接結合的一種方法。它從電動機角度出發,直接以電動機磁鏈圓形軌跡控制為目的,該方法不僅在控制上與SPWM的效果相同,而且更直觀,物理意義更明晰,實現起來也很方便。SVPWM調制方法是利用交替使用不同的電壓空間矢量(六個基本電壓矢量和兩個零矢量)合成實現的。參考矢量合成規則是:由當前參考矢量所在扇區的兩個電壓矢量分別作用一定時間合成所得。為了補償參考矢量的旋轉頻率,設計時需要插入零矢量。
2 控制系統硬體組成
本系統主電路由整流電路、中間直流電容濾波和IGBT模塊封裝逆變器等組成。控制電路採用TI公司的電機專用控制晶元TMS320F2812為核心,由DSP最小系統板與控制底板構成,用以實現采樣調理、矢量控制及SVPWM調制演算法等。此外,該控制系統還包括隔離開關電源、PWM驅動電路、轉速轉矩感測器、以及霍爾電流感測器等輔助電路,其中開關電源為整個控制電路提供多路隔離電源,其控制系統總體框圖如圖2所示。2.1 定子電流檢測
通過霍爾電流感測器可將采樣得到的兩相定子電流經過調理電路後送入DSP的AD口,以將模擬信號轉換為數字信號。其采樣轉換過程如圖3所示。2.2 轉速檢測
通過智能數字式轉矩轉速測量儀可檢測轉速。當測速碼盤連續旋轉時,可通過光電開關輸出具有一定周期寬度的脈沖信號,這樣,根據碼盤的齒數和輸出信號的頻率,即可計算出相應的轉速。
3 控制系統軟體設計
控制系統軟體主要分為兩部分:一是控制系統主程序,包括系統初始化、定時器初始化、使能定時器下溢中斷與CPU中斷、其他系統模塊參數初始化等;二是中斷子程序,包括ADC模塊、CLARKE/PARK變換模塊、Id/Iq與速度PID模塊、PARK逆變換模塊、SVPWM模塊、速度計算模塊、電機電流模型計算模塊等。整個系統軟體的總體結構如圖4所示。 4 實驗結果
通過實驗可對上述矢量控制演算法進行實驗驗證,實驗時,可選功率開關管的開關頻率為5kHz,死區為5.2μs。電機為4極三相籠型非同步電機,其額定參數為:PN=3 kW,UN=220V,IN=7.5A,fN=50 Hz,nN=1500 r/min。圖5所示是實驗得出的結果和響應曲線。
該實驗結果顯示,該控制系統具有良好的動態和靜態特性。
Ⅱ 機構系統動力學調速實驗報告
電機與電器是一個專業,在不同的學校,研究方向略有不同,但主要研究方向如下:
1、新型電機理論及機電一體化
2、電機控制與電力電子應用技術
3、智能電器及在線監測技術
4、高頻功率磁元件分析與應用
5、電機電器智能測試技術
畢業後從事的是與電機與電器方面的研究、應用與教學工作。
課程有:
自然辯證法
科學社會主義理論與實踐
英語——基礎英語、專業英語
模糊數學
現代電力電子技術
電機電器內部電磁場
電機動力學
電磁機構動態分析
計算機程序設計
數值分析
現代控制理論
交流電機理論分析
現場匯流排技術
計算機介面技術
感測技術
電磁兼容技術
人工智慧應用技術
電力電子高頻磁技術及其應用
DSP技術及其在電機控制的應用
智能儀器
電力電子裝置的計算機輔助分析
第二外國語
人工智慧與專家系統
永磁電機理論
電機調速控制
Ⅲ pwm 整流器的控制的相關資料(懸賞100分)
1引言
PWM整流器是應用脈寬調制技術發展起來的一種新型電源變流器。其基本原理是通過控制功率開關管的通斷狀態,使整流器輸入電流接近正弦波,並且電流和電壓同相位,從而消除大部分電流諧波並使功率因數接近於1。本文採用TI公司的TMS320F240DSP對整流器實現數字控制,這一方法相對於模擬控制具有以下優點:
1)控制靈活在數字控制系統中,主要利用軟體演算法實現控制方案,相比於模擬控制較靈活;
2)可靠性高微機系統由於採用元器件較少,信號全部採用數字處理,故受干擾小,可靠性高;
3)故障分析容易信號檢測將取得的信息寄存,具備記憶的能力,故容易實現故障診斷;
4)參數設定簡便可以使系統的調試工作變得很方便。
基於以上考慮,本文採用了以DSP為核心的數字控制系統實現對整流器的控制。
2TMS320F240的主要特點
TMS320F240是一款專門為電機控制而設計的DSP,因而,它不僅具有普通數字信號處理器的高速運算功能——20MIPS的處理能力,而且片內還集成了豐富的外設功能模塊:雙10位A/D轉換器,28個可獨立編程的多路復用I/O引腳,帶有鎖相環的時鍾模塊,帶中斷的看門狗定時器模塊等。特別是F240片內設置了一個事件管理器,可以提供12路比較/PWM通道,3個具有死區功能的全比較單元,3個單比較單元,3個16位通用定時器等,這一外設裝置大大簡化了用於產生同步脈寬調制PWM波形的控制軟體和外部硬體,只需很少的CPU干預即可產生所需的PWM波,因而特別適合於控制需要多個PWM輸出的裝置,如三相電機和整流器。
3PWM整流器主電路及控制方案
本文中主電路採用單相全橋結構,如圖1所示。
圖中uN(t)是輸入的電網正弦波電壓,Ud是輸出的恆定直流電壓,us(t)是PWM整流器的輸入端電壓,是PWM控制下的脈沖波,iN(t)是從電網輸入PWM整流器的電流,S1~S4是開關管,D1~D4是整流二極體。通過對四個開關管進行合適的PWM控制,就可以一方面保證輸出電壓Ud恆定,另一方面使輸入電流iN(t)與電網電壓uN(t)同相位,電流iN(t)的波形接近正弦波。本文所採用的控制方法為電流追蹤型控制,控制框圖如圖2所示。
其具體控制原理簡述如下:輸出電壓采樣值(ud)與給定參考電壓(ud*)的偏差送入PI調節器,得到的值作為參考電流信號的幅值,乘以與電源電壓同相位的基準正弦信號〔sin(ωt)〕後,作為參考電流的值。從電感電路獲得輸入電流采樣值,其電流誤差信號送入比例調節器,輸出值再加上輸入電壓補償信號〔uT(t)〕後與三角載波進行比較,產生的調制波用於開關管的觸發信號。這樣,電流誤差放大器的輸出直接控制了PWM調制器的占空比,強迫實際輸入電流逼近參考電流的值。這種控制方法具有開關頻率固定,產生的雜訊小,開關損耗也較小,而且系統的動態性能也較好。
4控制系統的硬體設計
針對以上的控制方案,本文設計了以TMS320F240為核心的數字控制系統,硬體框圖如圖3所示。從圖中可以看到,控制系統主要包括以下幾部分:CPU及其外圍電路,信號檢測與調理電路,驅動電路和保護電路。其中,信號檢測與調理單元主要完成強弱電隔離,電平轉換和信號放大及濾波等功能,以滿足DSP控制系統對各路信號電平范圍和信號質量的要求。
電流檢測與調理單元電路如圖4所示。電流感測器輸出電流信號經測量電阻RM轉換為電壓信號後,由運算放大器U8構成的放大器的增益與RM取值配合決定,可使輸出的雙極性信號恰好落在±5V范圍。運放U9構成電平極性轉換級,把雙極性信號按比例轉換成單極性信號。單極性0~+5V信號是DSPA/D轉換所要求的,+5V電源由LM336構成的基準電源供給。由RC構成的簡單低通濾波器,來濾除交流輸入電流的開關頻率次諧波,兩個二極體為鉗位二極體。
直流輸出電壓檢測與調理單元是直流側電壓閉環的前端感測器,目的是測量直流側電容電壓,由於電容電壓含有一定的紋波,故需引入濾波環節,電路原理如圖5所示。
交流輸入電壓信號作為同步信號,由於從電網輸入的電壓信號往往不是純正弦波,為此,必須對其進行濾波才能准確檢測電網輸入電壓的相位,濾波器包括低通濾波器、高通濾波器兩部分。運放U11A及外圍阻容網路組成二階低通濾波器。該低通濾波器可以濾去電網輸入信號中的高次諧波,使波形得到改善,但是又使相位產生了滯後,因此又引入高通濾波器進行補償。U11B及其外圍阻容網路組成二階高通濾波器。從電路中可以看出,該高通、低通濾波器拓撲結構完全相同,而且阻容對稱分布,只要各個參數選擇適當,高通濾波器超前的相位就正好可以抵消低通濾波器滯後的相位,結果經兩次濾波後,不但濾去了諧波,波形接近正弦,而且沒有相位移。濾波以後再經過過零回差電路,得出與電網輸入信號完全同步的方波信號,電路如圖6所示。
另外,對輸入電壓值檢測的不是電壓瞬時值而是有效值,因而採用了圖7所示的精密整流電路將濾波後的電壓信號轉換成對應的直流值。
CPU及其外圍電路主要有時鍾電路,復位電路等。此外,為了調試的方便,本系統還擴展了一片16位RAM晶元來作為程序存儲器。驅動電路起到提高脈沖的驅動能力和隔離的作用。保護邏輯電路則保證當發生故障時,系統能從硬體上直接封鎖輸出脈沖信號。
5控制系統的軟體設計
本文中的控制系統軟體主要包括以下幾部分:
1)主程序主要完成系統的初始化和對系統中各個輸入量的循環檢測;
2)電流處理子程序主要完成控制系統中電流控制環的數據處理;
3)電壓處理子程序主要完成控制系統中電壓控制環的數據處理;
4)同步中斷子程序以同步信號為中斷源,置同步標志,使整個控制系統的軟體運行節奏與電網電壓保持一致;
5)定時器中斷子程序這是整個程序中最核心的部分,根據各部分運算結果生成所需的PWM波。
軟體流程圖如圖8、9、10所示。
6實驗結果
採用上述的方案,本文在實驗室中搭建了一個小功率的實驗裝置,其各部分參數如下:
輸入電壓交流170V
輸出電壓直流300V
輸出功率360W
各部分波形如圖11、12所示
7結語
PWM整流器是一種新型的電源變流器,能使輸入的功率因數接近為1。本文採用電流追蹤型控制方法,設計了以高性能的DSP晶元TMS320F240為核心的數字控制系統,並進行了小功率的實驗。最後,通過實驗證明該控制系統具有控制靈活,精度高,同時動態響應好,所受干擾小等優點。
Ⅳ 電機可以用哪些dsp來控制
現在用的最多的DSP就是TI的了,Ti的DSP主要分為3類,2000系列,5000系列和6000系列,其中20000系列主要用於工業控制,相當於是一個DSP核的單片機。5000系列和6000系列主要用於一些高性能的數字信號處理,如音頻、視頻的處理等。
2000系列的DSP主要用於工業控制如電機控制等,用的比較多的有TMS320F2407、TMS320F2812、TMS320F28335等,2407是16位的DSP核,價格大致幾十元,2812為32位的DSP核,主頻最大可達150M,價格也就100元左右,2407和2812都屬較老的產品,應用也較為成熟。28335為浮點型的32位DSP,性能比2812高很多,價格也就一兩百來塊吧,不過由於最近缺貨,價格都被吵得很高。
2000系列DSP內置了PWM模塊uart、spi、can等介面,非常適合工業使用,尤其是電機控制。用戶使用並不需要太多的數字信號處理的專業知識,開發方法和單片機類似,所以得到了廣泛的應用。
Ⅳ DSP控制三相步進電機時,為什麼要用一對互補的PWM波形來控制如果只用一個PWM波來控制一相不可以嗎
每一相都有高位的MOS和低位的MOS,要驅動這兩個MOS而且還不能同時開 同時關,必須上開下關 或者下開上關,所以要用互補的PWM控制。
如果用專用的MOS驅動晶元去驅動MOS管,是可以用一路PWM控制一相的。
給你推薦一款MOS驅動的晶元手冊,你看了之後應該會有一些感悟。IR2104.
Ⅵ DSP 程序
void c_int2()是中斷函數,當然不用說明。
建議你多看看這個型號的DSP的資料。
Ⅶ 怎麼用DSP雙核控制兩個直流無刷電機
你是要把這8台電機控成一樣的么?如果是就可以。
Ⅷ TI常式 DSP 永磁同步電機控制
逆變器要把直變交,不知道交流頻率怎麼行呢。采樣頻率=BASE_FREQ*每個周波采樣點數, 所以采樣周期T=1/(BASE_FREQ*每個周波采樣點數)。。BASE_FREQ*T=1/每個周波采樣點數。。所以你的例子里的speed1.K1 = _IQ21(每個周波采樣點數)
Ⅸ DSP可以控制步進電機驅動器來控制步進電機的運動嗎
首先告訴你是可以的,我們現在所銷售的DSP驅動器,帶4M的脈沖頻率,並可以和電腦直接通訊232/485.並不需要運動控制卡(運動控制卡一般控制多軸),具體如果控制的,它和大部分控制器一樣是,發送脈沖訊號(高低電頻)。因為步進電機只接收脈沖訊號。
Ⅹ 請問DSP定標具體是怎麼回事么能舉個例子說明么在電機控制中使用
定標主要用於定點型DSP晶元解決浮點計算佔用大量時間資源的問題,舉個簡單的例子:
比如要計算 y = x * 0.5 採用Q10定標,則先將 0.5 * 2^10 = 512 得出表達式為:
y = (x * 512) >> 10 //Q10