京都名师论文网
教育教学

教育理论| 中等教育| 高等教育| 职业教育| 英语教育| 语文教育| 化学教学| 物理教学|

经济管理

经济学| 财政税收| 证券金融| 会计审计| 管理学|

卫生医学

医药学| 医学| 临床医学| 护理学| 外科|

理工科类

计算机| 理学| 工学|

您当前所在位置:

全站搜索:

基于双DSP的异步电机PWM控制系统设计

时间:2020-02-28 21:47来源:未知 作者:admin 点击:
行深入研究,提出了利用VC33和2407双DSP 的控制技术,利用VC33芯片高浮点计算能力作为系统运算核心解决异步电机矢量控制的运算速度问题,2407芯片作为电机控制核心解决异步电机控制响应速度问题,基于此双DSP控制平台可以实现异步电动机无速度传感器的控制方
  行深入研究,提出了利用VC33和2407双DSP 的控制技术,利用VC33芯片高浮点计算能力作为系统运算核心解决异步电机矢量控制的运算速度问题,2407芯片作为电机控制核心解决异步电机控制响应速度问题,基于此双DSP控制平台可以实现异步电动机无速度传感器的控制方式,简化了控制系统的接线, 实现了异步电机的精准控制。
  
  1.引言
  
  异步电动机是应用最广泛,适应环境最好,性价比最高的电动机形式,由于异步电动机数学模型中其参数多,各参数之间存在耦合关系,磁通矢量控制存在非线性的问题(刘和平,DSP原理及电机控制应用:北京航空航天大学出版社,2006),针对异步电动机的精准控制技术一直发展缓慢,其控制方式由开环粗犷式控制,经历闭关滑差控制,转矩控制到目前广泛采用的PWM矢量控制(林利华,胡育文,双DSP电机数字控制平台设计:电源技术应用,2004)。无论哪种控制方式都需要精确测量电动机转子转速作为控制基准量,同时加装转速传感器影响电机性能,因此设计强运算,快通信的异步电动机控制平台是目前急需解决的问题。
  
  2.双DSP控制平台的硬件构成
  
  结合目前最常用的PWM矢量控制方式, 本文提出设计由TMS320VC3和TMS320L- F2407A双DSP芯片组成的异步电动机控制平台,利用VC33的高运算能力,取代传统的速度传感器,利用高速运算计算电机转子转速, 同时结合2407芯片快速通信能力完成电机参数的采样和PWM控制。为例适应双DSP的控制平台速度要求,平台利用双口RAM通信。
  
  TMS320VC33属于32位控制芯片,在电机控制领域其造价和运算速度都较高,其浮点运算能力可以达到150MFLOPS,计算速度快,精度高,所有运算数据都储存于芯片自带的34KRAM,利用其哈弗总线的数据结构,可以实现大数据量的运算,适合异步电动机多参数运算的特点,同时芯片发热量小,极限运算功耗200mw以内。芯片采用C 语言编程,同步与2407芯片,编程语言简单高效,可以应对复杂的运算问题。
  
  TMS320LF2407A是TI公司针对设备控制专门推出的一款控制芯片,为了实现高速通信和控制模式,芯片设置了两个事件管理器,每个事件管理器对应16位的通用定时器,每个通用定时器可以实现16位的PWM 波形的控制,从而通过矢量控制控制电机的电压与电流矢量,实现电机转速的精准控制。同时,通过事件管理器可以防止电机整流逆变桥开关管的桥臂导通,预防电机控制事故的发生,配合高性能的16通道A/D转换器,芯片可以独立完成模拟电量到数字电量的转换,实现控制速度最大化。
  
  为实现双控制芯片的大数据量,高速控制信号传输,系统采用双口RAM存储,存储器具备多端口形式,共享信息策略,针对不同控制芯片设置独立的地址坐标,数据痕迹和通信通道,允许双控制芯片同时访问存储器,采用Busy控制的旗语控制访问权方式实现芯片通信读写属性仲裁功能。
  
  3.电机PWM控制平台工作原理
  
  2407负责通过16通道A/D转换器采集电机定子电压电流和转子电压电流,通过模数转换将数据写入存储器。VC33读取双口RAM的相关数据,利用异步电机数学模型计算异步电机矢量的空间位置,根据控制要求高速运算得出控制矢量的幅值和相位信息,计算完成后将计算数据转换成控制指令输入存储器。2407 芯片读取存储器信息,控制事件管理器生成控制变流器的PWM波,控制电机驱动力矩,完成电机调速,实现电机转速精准控制。控制平台采用的双口RAM存储器,由于不需要保存大量数据信息,存储空间要求不高,主要实现双DSP之间的通信作用。在数据通信过程中, 使用中断方案进行数据通信,当控制芯片工作读写数据时,中断命令会写入存储器8FFE和8FFF单元。当2407端口进入写数据时,VC33 端口的中断标志设置为低电平,发出中断命令,禁止该端口进入存储器修改数据。同时当VC33端口进入写数据状态时,2407端口也会进入中断状态。其中断定义地址8FFE的标注可以根据编程自主定义,编程时如8FFF和8FFE地址用于其他数据存储,则要求系统采用BUSYR和BUSYL的高电平设置方式,否则控制平台存储器将失去中断功能。

     4.双DSP控制平台的软件编译流程


     目前通常采用的电机控制技术中,控制器会设置一个采样周期,在该周期内控制器完成采用,计算,控制命令生成和控制脉冲控制(杨耕,电机与运动控制系统:清华大学出版社,2006)。双芯片控制平台基本原理同样如此,与传统控制方式区别在于在每个采样周期异步电动机中电压、电流等参数是2407芯片利用模数转换接口,通过捕获/正交编码单元的电机转速、位置以及来自于通讯口或者I/O口的指令等数据,采集完成后触发双口RAM的中断指令,将所有参数信息写入对应的地址。完成信息写入后,通过VC33的信箱功能完成出发运算指令的生成,而后2407推出写入数据的中断,等待运算结束。VC33接收并响应信箱功能,在存储器中触发运算中断请求,根绝存储器控制指令和实时电机运行数据,运算电机控制PWM信号,运算完成后将运算数据写入指定的控制地址,然后触发2407芯片的信箱功能,运算芯片推出中断。2407芯片通过信箱功能,重新触发自己的中断,获得控制权后读取控制数据,控制硬件发出PWM信号进行电机调速,然后退出中断状态,至此一个采样周期结束。
  
  5.结语
  
  本文主要介绍了基于TI公司TMS320LF2407 和TMS320VC33芯片为核心的双DSP异步电动机PWM控制平台,该控制平台发挥了VC33芯片的150MHz主频浮点运算能力,利用C语言编程可以完成大量复杂的实时数学逻辑运算。同时结合2407芯片I/O端口便利,通信接口多,多事件处理器的特点,突破了传统控制器的精度和精度的局限性,利用34Kx32位双口RAM存储器和外部扩展程序存储器,形成完整的异步电动机控制平台。该控制平台系统采样数据快, 存储空间充分利用且无冲突,硬件对接简单高效,有效避免了数据交换造成的系统波动,缩短了控制周期,最大化发挥了控制性能。通过电机试验测试,采用该平台控制异步电动机可以实现无速度传感器设置的电机矢量控制,电机调速快,响应好,适用与复杂工况应用。

【编辑:admin】
------分隔线----------------------------

(工作时间:8:30-23:00)

期刊版面咨询

审稿咨询