导航:首页 > 装置知识 > dsp电机控制实验装置

dsp电机控制实验装置

发布时间:2022-12-22 10:24:04

Ⅰ DSP的异步电动机控制系统具体介绍

1 异步电机控制的数学模型
鼠笼式异步电机在d,q两相同步旋转坐标系下的数学模型的电压方程为:

其中:usd和usq分别为d,q旋转坐标系下的定子电压;isd和isq分别为d,q旋转坐标系下的定子电流;ird和irq分别为d,q旋转坐标系下的转子电流;Rs和Ls分别为定子绕组的电阻与自感;Rr和Lr分别为定子绕组的电阻与自感;Lm为定转子互感;P为微分算子;ω1为同步旋转角频率;ωs为转差角频率;
将转子磁链矢量定在d轴方向上,可以推导出转子磁链为:

其中:Tr为转子时间常数。
由式(2)可见,调节定子电流的isd分量可以调节转子磁链ψr,而当保持该定子电流磁通分量不变时,转子磁通保持不变。其转矩方程为:

其中:Te为电磁转矩;np为电机的极对数;由式(3)可见,控制定子电流isq分量可以控制电机的电磁转矩Te,通过该转矩分量可以调节电机的转速。该控制系统采用双闭环结构,图1所示是其控制系统结构原理图。 该控制系统所检测的两相定子电流经Clarke与Park变换后可产生转矩电流分量和励磁电流分量,然后结合检测转速并通过电流模型计算坐标变换所需的磁链角。检测转速与给定转速误差经PI调节后将生成转矩给定值。转矩电流分量与励磁电流分量的误差经PI调节可产生u小M。给定值,并在通过旋转坐标变换后输入SVPWM模块以产生6路PWM波,从而控制逆变器。2 SVPWM原理
电压空间矢量PWM技术是SPWM技术与电机磁链圆形轨迹直接结合的一种方法。它从电动机角度出发,直接以电动机磁链圆形轨迹控制为目的,该方法不仅在控制上与SPWM的效果相同,而且更直观,物理意义更明晰,实现起来也很方便。SVPWM调制方法是利用交替使用不同的电压空间矢量(六个基本电压矢量和两个零矢量)合成实现的。参考矢量合成规则是:由当前参考矢量所在扇区的两个电压矢量分别作用一定时间合成所得。为了补偿参考矢量的旋转频率,设计时需要插入零矢量。
2 控制系统硬件组成
本系统主电路由整流电路、中间直流电容滤波和IGBT模块封装逆变器等组成。控制电路采用TI公司的电机专用控制芯片TMS320F2812为核心,由DSP最小系统板与控制底板构成,用以实现采样调理、矢量控制及SVPWM调制算法等。此外,该控制系统还包括隔离开关电源、PWM驱动电路、转速转矩传感器、以及霍尔电流传感器等辅助电路,其中开关电源为整个控制电路提供多路隔离电源,其控制系统总体框图如图2所示。2.1 定子电流检测
通过霍尔电流传感器可将采样得到的两相定子电流经过调理电路后送入DSP的AD口,以将模拟信号转换为数字信号。其采样转换过程如图3所示。2.2 转速检测
通过智能数字式转矩转速测量仪可检测转速。当测速码盘连续旋转时,可通过光电开关输出具有一定周期宽度的脉冲信号,这样,根据码盘的齿数和输出信号的频率,即可计算出相应的转速。
3 控制系统软件设计
控制系统软件主要分为两部分:一是控制系统主程序,包括系统初始化、定时器初始化、使能定时器下溢中断与CPU中断、其他系统模块参数初始化等;二是中断子程序,包括ADC模块、CLARKE/PARK变换模块、Id/Iq与速度PID模块、PARK逆变换模块、SVPWM模块、速度计算模块、电机电流模型计算模块等。整个系统软件的总体结构如图4所示。 4 实验结果
通过实验可对上述矢量控制算法进行实验验证,实验时,可选功率开关管的开关频率为5kHz,死区为5.2μs。电机为4极三相笼型异步电机,其额定参数为:PN=3 kW,UN=220V,IN=7.5A,fN=50 Hz,nN=1500 r/min。图5所示是实验得出的结果和响应曲线。
该实验结果显示,该控制系统具有良好的动态和静态特性。

Ⅱ 机构系统动力学调速实验报告

电机与电器是一个专业,在不同的学校,研究方向略有不同,但主要研究方向如下:
1、新型电机理论及机电一体化
2、电机控制与电力电子应用技术
3、智能电器及在线监测技术
4、高频功率磁元件分析与应用
5、电机电器智能测试技术
毕业后从事的是与电机与电器方面的研究、应用与教学工作。
课程有:
自然辩证法
科学社会主义理论与实践
英语——基础英语、专业英语
模糊数学
现代电力电子技术
电机电器内部电磁场
电机动力学
电磁机构动态分析
计算机程序设计
数值分析
现代控制理论
交流电机理论分析
现场总线技术
计算机接口技术
传感技术
电磁兼容技术
人工智能应用技术
电力电子高频磁技术及其应用
DSP技术及其在电机控制的应用
智能仪器
电力电子装置的计算机辅助分析
第二外国语
人工智能与专家系统
永磁电机理论
电机调速控制

Ⅲ pwm 整流器的控制的相关资料(悬赏100分)

1引言

PWM整流器是应用脉宽调制技术发展起来的一种新型电源变流器。其基本原理是通过控制功率开关管的通断状态,使整流器输入电流接近正弦波,并且电流和电压同相位,从而消除大部分电流谐波并使功率因数接近于1。本文采用TI公司的TMS320F240DSP对整流器实现数字控制,这一方法相对于模拟控制具有以下优点:

1)控制灵活在数字控制系统中,主要利用软件算法实现控制方案,相比于模拟控制较灵活;

2)可靠性高微机系统由于采用元器件较少,信号全部采用数字处理,故受干扰小,可靠性高;

3)故障分析容易信号检测将取得的信息寄存,具备记忆的能力,故容易实现故障诊断;

4)参数设定简便可以使系统的调试工作变得很方便。

基于以上考虑,本文采用了以DSP为核心的数字控制系统实现对整流器的控制。

2TMS320F240的主要特点

TMS320F240是一款专门为电机控制而设计的DSP,因而,它不仅具有普通数字信号处理器的高速运算功能——20MIPS的处理能力,而且片内还集成了丰富的外设功能模块:双10位A/D转换器,28个可独立编程的多路复用I/O引脚,带有锁相环的时钟模块,带中断的看门狗定时器模块等。特别是F240片内设置了一个事件管理器,可以提供12路比较/PWM通道,3个具有死区功能的全比较单元,3个单比较单元,3个16位通用定时器等,这一外设装置大大简化了用于产生同步脉宽调制PWM波形的控制软件和外部硬件,只需很少的CPU干预即可产生所需的PWM波,因而特别适合于控制需要多个PWM输出的装置,如三相电机和整流器。

3PWM整流器主电路及控制方案

本文中主电路采用单相全桥结构,如图1所示。

图中uN(t)是输入的电网正弦波电压,Ud是输出的恒定直流电压,us(t)是PWM整流器的输入端电压,是PWM控制下的脉冲波,iN(t)是从电网输入PWM整流器的电流,S1~S4是开关管,D1~D4是整流二极管。通过对四个开关管进行合适的PWM控制,就可以一方面保证输出电压Ud恒定,另一方面使输入电流iN(t)与电网电压uN(t)同相位,电流iN(t)的波形接近正弦波。本文所采用的控制方法为电流追踪型控制,控制框图如图2所示。

其具体控制原理简述如下:输出电压采样值(ud)与给定参考电压(ud*)的偏差送入PI调节器,得到的值作为参考电流信号的幅值,乘以与电源电压同相位的基准正弦信号〔sin(ωt)〕后,作为参考电流的值。从电感电路获得输入电流采样值,其电流误差信号送入比例调节器,输出值再加上输入电压补偿信号〔uT(t)〕后与三角载波进行比较,产生的调制波用于开关管的触发信号。这样,电流误差放大器的输出直接控制了PWM调制器的占空比,强迫实际输入电流逼近参考电流的值。这种控制方法具有开关频率固定,产生的噪声小,开关损耗也较小,而且系统的动态性能也较好。

4控制系统的硬件设计

针对以上的控制方案,本文设计了以TMS320F240为核心的数字控制系统,硬件框图如图3所示。从图中可以看到,控制系统主要包括以下几部分:CPU及其外围电路,信号检测与调理电路,驱动电路和保护电路。其中,信号检测与调理单元主要完成强弱电隔离,电平转换和信号放大及滤波等功能,以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。

电流检测与调理单元电路如图4所示。电流传感器输出电流信号经测量电阻RM转换为电压信号后,由运算放大器U8构成的放大器的增益与RM取值配合决定,可使输出的双极性信号恰好落在±5V范围。运放U9构成电平极性转换级,把双极性信号按比例转换成单极性信号。单极性0~+5V信号是DSPA/D转换所要求的,+5V电源由LM336构成的基准电源供给。由RC构成的简单低通滤波器,来滤除交流输入电流的开关频率次谐波,两个二极管为钳位二极管。

直流输出电压检测与调理单元是直流侧电压闭环的前端传感器,目的是测量直流侧电容电压,由于电容电压含有一定的纹波,故需引入滤波环节,电路原理如图5所示。

交流输入电压信号作为同步信号,由于从电网输入的电压信号往往不是纯正弦波,为此,必须对其进行滤波才能准确检测电网输入电压的相位,滤波器包括低通滤波器、高通滤波器两部分。运放U11A及外围阻容网络组成二阶低通滤波器。该低通滤波器可以滤去电网输入信号中的高次谐波,使波形得到改善,但是又使相位产生了滞后,因此又引入高通滤波器进行补偿。U11B及其外围阻容网络组成二阶高通滤波器。从电路中可以看出,该高通、低通滤波器拓扑结构完全相同,而且阻容对称分布,只要各个参数选择适当,高通滤波器超前的相位就正好可以抵消低通滤波器滞后的相位,结果经两次滤波后,不但滤去了谐波,波形接近正弦,而且没有相位移。滤波以后再经过过零回差电路,得出与电网输入信号完全同步的方波信号,电路如图6所示。

另外,对输入电压值检测的不是电压瞬时值而是有效值,因而采用了图7所示的精密整流电路将滤波后的电压信号转换成对应的直流值。

CPU及其外围电路主要有时钟电路,复位电路等。此外,为了调试的方便,本系统还扩展了一片16位RAM芯片来作为程序存储器。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证当发生故障时,系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。

5控制系统的软件设计

本文中的控制系统软件主要包括以下几部分:

1)主程序主要完成系统的初始化和对系统中各个输入量的循环检测;

2)电流处理子程序主要完成控制系统中电流控制环的数据处理;

3)电压处理子程序主要完成控制系统中电压控制环的数据处理;

4)同步中断子程序以同步信号为中断源,置同步标志,使整个控制系统的软件运行节奏与电网电压保持一致;

5)定时器中断子程序这是整个程序中最核心的部分,根据各部分运算结果生成所需的PWM波。

软件流程图如图8、9、10所示。

6实验结果

采用上述的方案,本文在实验室中搭建了一个小功率的实验装置,其各部分参数如下:

输入电压交流170V

输出电压直流300V

输出功率360W

各部分波形如图11、12所示

7结语

PWM整流器是一种新型的电源变流器,能使输入的功率因数接近为1。本文采用电流追踪型控制方法,设计了以高性能的DSP芯片TMS320F240为核心的数字控制系统,并进行了小功率的实验。最后,通过实验证明该控制系统具有控制灵活,精度高,同时动态响应好,所受干扰小等优点。

Ⅳ 电机可以用哪些dsp来控制

现在用的最多的DSP就是TI的了,Ti的DSP主要分为3类,2000系列,5000系列和6000系列,其中20000系列主要用于工业控制,相当于是一个DSP核的单片机。5000系列和6000系列主要用于一些高性能的数字信号处理,如音频、视频的处理等。
2000系列的DSP主要用于工业控制如电机控制等,用的比较多的有TMS320F2407、TMS320F2812、TMS320F28335等,2407是16位的DSP核,价格大致几十元,2812为32位的DSP核,主频最大可达150M,价格也就100元左右,2407和2812都属较老的产品,应用也较为成熟。28335为浮点型的32位DSP,性能比2812高很多,价格也就一两百来块吧,不过由于最近缺货,价格都被吵得很高。
2000系列DSP内置了PWM模块uart、spi、can等接口,非常适合工业使用,尤其是电机控制。用户使用并不需要太多的数字信号处理的专业知识,开发方法和单片机类似,所以得到了广泛的应用。

Ⅳ DSP控制三相步进电机时,为什么要用一对互补的PWM波形来控制如果只用一个PWM波来控制一相不可以吗

每一相都有高位的MOS和低位的MOS,要驱动这两个MOS而且还不能同时开 同时关,必须上开下关 或者下开上关,所以要用互补的PWM控制。

如果用专用的MOS驱动芯片去驱动MOS管,是可以用一路PWM控制一相的。

给你推荐一款MOS驱动的芯片手册,你看了之后应该会有一些感悟。IR2104.

Ⅵ DSP 程序

void c_int2()是中断函数,当然不用说明。
建议你多看看这个型号的DSP的资料。

Ⅶ 怎么用DSP双核控制两个直流无刷电机

你是要把这8台电机控成一样的么?如果是就可以。

Ⅷ TI例程 DSP 永磁同步电机控制

逆变器要把直变交,不知道交流频率怎么行呢。采样频率=BASE_FREQ*每个周波采样点数, 所以采样周期T=1/(BASE_FREQ*每个周波采样点数)。。BASE_FREQ*T=1/每个周波采样点数。。所以你的例子里的speed1.K1 = _IQ21(每个周波采样点数)

Ⅸ DSP可以控制步进电机驱动器来控制步进电机的运动吗

首先告诉你是可以的,我们现在所销售的DSP驱动器,带4M的脉冲频率,并可以和电脑直接通讯232/485.并不需要运动控制卡(运动控制卡一般控制多轴),具体如果控制的,它和大部分控制器一样是,发送脉冲讯号(高低电频)。因为步进电机只接收脉冲讯号。

Ⅹ 请问DSP定标具体是怎么回事么能举个例子说明么在电机控制中使用

定标主要用于定点型DSP芯片解决浮点计算占用大量时间资源的问题,举个简单的例子:
比如要计算 y = x * 0.5 采用Q10定标,则先将 0.5 * 2^10 = 512 得出表达式为:
y = (x * 512) >> 10 //Q10

阅读全文

与dsp电机控制实验装置相关的资料

热点内容
阀门系列是什么意思 浏览:610
虚拟仪器液位监测装置设计要求 浏览:782
国产什么电动工具好 浏览:955
电机过流报警装置设计方案 浏览:665
工程机械撤场证明怎么写 浏览:613
简谐波什么时候机械能守恒 浏览:655
机械制图中的菱形代表什么意思 浏览:971
自来水水表跟前的阀门坏了怎么换 浏览:341
机械工程含有多少专业 浏览:367
移动电动工具安规 浏览:642
理正结构工具箱13 浏览:481
五金机电荣誉证书 浏览:117
南安市轴承厂什么时间建 浏览:945
阀门位号pv是什么意思 浏览:685
家电管道清洗设备厂家有哪些 浏览:285
仪表盘黄p什么意思 浏览:520
淋浴的冷热水阀门怎么换 浏览:872
氧气阀门检修安全要求 浏览:620
专用设备制造业税负多少 浏览:343
cs6扩展版工具箱 浏览:743