isg永磁同步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
查競(jìng)舟，全力，尉軍軍，胡海斌，逢棟
（江蘇大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江212013）
摘要：首先簡(jiǎn)單介紹了isc系統(tǒng)原理，然后介紹了以twis320f2812dsp為核心控制器和智能功率模塊的硬件系統(tǒng)，同時(shí)給了主程序和相關(guān)子程序流程同。最后，在理論研究的基礎(chǔ)上完成了車用永磁同步電機(jī)起動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，對(duì)樣機(jī)做r起動(dòng)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的一致陸。
關(guān)鍵詞；tms320f2812dsp;智能功率模塊；永碰同步電機(jī)
中圖分類號(hào)：tm341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1004-7018(2010) 07-0054-03
o引言
近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)得到迅速的推廣應(yīng)用。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空相汽車上的起動(dòng)／發(fā)電一體化系統(tǒng)中。本文介紹了isc系統(tǒng)的原理，然后采用tms320f2,812dsp作為核心處理器的控制器和智能功率模塊rl來(lái)設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，并且具有優(yōu)良的運(yùn)算控制性能。同時(shí)由于dsp高速運(yùn)算功能，使得該系統(tǒng)更加趨于智能化和多功能化。
1 isg原理
汽車上采用的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)是兩個(gè)重要的分離電器裝置，它們?cè)诟髯缘奈黄魃戏謩e承擔(dān)起動(dòng)和發(fā)電的任務(wù)。而起動(dòng)／發(fā)電一體化是一種將起動(dòng)和發(fā)電功能基于一體的電機(jī)，起動(dòng)／發(fā)電一體化系統(tǒng)主其他電器組成。電機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。起動(dòng)和發(fā)電機(jī)功能就是通過它來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其原理就是讓發(fā)電機(jī)兼作起動(dòng)電機(jī)用，從能量的轉(zhuǎn)換角度來(lái)看，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，就是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，在起動(dòng)和低速運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率很低，此時(shí)需要借助電動(dòng)機(jī)來(lái)輔助驅(qū)動(dòng)，這樣可以降低油耗，減少二氧化碳的排放量，當(dāng)汽車達(dá)到某一速度后，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，就是發(fā)電機(jī)運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速或汽車剎車時(shí)回收制動(dòng)機(jī)械能，電機(jī)作力發(fā)電狀態(tài)向蓄電池充電；當(dāng)汽車加速或過載時(shí)，電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)工作，補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的不足。任何一臺(tái)電機(jī)都可以在這兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，即電機(jī)的可逆性原理。
本文給出了一種isg永磁同步電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)：目前針對(duì)該系統(tǒng)可供選擇的電機(jī)主要有永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)等等：
2數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件平臺(tái)的控制板是以tms320f2812芯片為核心，實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)控制系統(tǒng)的開環(huán)、半閉環(huán)和全閉環(huán)的高精度控制。系統(tǒng)硬件主要包括永磁同步電機(jī)、主回路、系統(tǒng)控制回路。如圖1所示。
由圖1可知，主回路部分主要包括整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、逆變器。系統(tǒng)控制回路包括dsp、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路等。
tm5320f2812通過電流檢測(cè)單元獲得所需要的電流信號(hào)，從位置檢測(cè)器獲得所需要的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，再通過與上位機(jī)通信獲得給定的位置、轉(zhuǎn)速和運(yùn)行方式，經(jīng)過一系列的變換比較和運(yùn)算，獲得所需 的pwm信號(hào)，pwm信號(hào)經(jīng)過光耦隔離后，由ipm模塊控制pmsm。
2 1電流檢測(cè)單元
電流采樣時(shí)采用萊姆公司的lts6 -np電流傳感器。信號(hào)處理電路由信號(hào)的放大和電壓偏置電路組成。因?yàn)樵撓到y(tǒng)dsp中a/d模塊的參考電壓設(shè)定為0~3.3 v，而采樣信號(hào)為近似正弦的交流信號(hào)，故需把采樣信號(hào)變換到-1.6 v—+1.6 v之間，然后再偏置到o～3.3 v之間。tms320f2812的l2位模數(shù)轉(zhuǎn)換帶內(nèi)置的采樣保持器，2個(gè)8通道的輸人多路轉(zhuǎn)換器。由于采樣系統(tǒng)的輸出的范圍是o~33v，adc模擬輸入?yún)⒖茧妷旱牡碗妷狠斎攵私拥兀唠妷狠斎攵私?,3 v，轉(zhuǎn)換分辨率為3.3/1 024 v。
2.2位置與速度檢測(cè)電路
該系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子速度的檢測(cè)電路采用增量式光電碼盤檢測(cè)器，其輸出可以用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的速度。光電碼盤檢測(cè)器精度高，輸出信號(hào)比較平滑，不需濾波，幅值也不受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，光電碼盤隨之同軸旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出a、b兩組脈沖和一組同步脈沖c信號(hào)。a、b兩組脈沖信號(hào)的頻率相同，頻率的快慢和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比：可以根據(jù)兩脈沖的前沿到達(dá)時(shí)刻不同，用來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)方向。若電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) |
