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  • 基于DSP的无位置传感器的直流无刷电机控制系统|亚博网页版

    发布时间: 2021-01-21 00:03首页:主页 > 科技 > 阅读()
    本文摘要:第0 [1]章传统上称梯形波反电动势永磁同步电机为DC无刷电机。无刷DC电机的转矩控制需要转子方向信息来建立有效的定子电流控制。 此外,对于转矩控制,速度信号也是必不可少的,它是DC无刷电机矢量控制的基础。

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    第0 [1]章传统上称梯形波反电动势永磁同步电机为DC无刷电机。无刷DC电机的转矩控制需要转子方向信息来建立有效的定子电流控制。

    此外,对于转矩控制,速度信号也是必不可少的,它是DC无刷电机矢量控制的基础。但是,方位传感器的缺失也给DC无刷电机的应用带来了很多缺陷和不便:一是方位传感器不会降低电机的尺寸和成本;其次,电机运行的可靠性不会因为连接很多方位传感器而降低,即使应用到目前最少的霍尔传感器,也一定程度上不存在磁不敏感区;再次,在一些危险的工作环境中,如密封式空调压缩机,由于制冷剂的强腐蚀性,传统的方位传感器根本无法使用;最后,传感器的安装精度不会影响电机的运行性能,降低了生产过程的可玩性。

    为了降低硬件的成本和复杂性,降低机械的鲁棒性和驱动系统的可靠性,增加保证的必要性,在不降低系统惯性的情况下增加对噪声的抑制,最理想的是停止矢量控制系统中的方位传感器。所谓无传感器DC无刷电机控制技术的准确解释应该是无传感器定向控制技术。在电机运行过程中,仍然需要控制逆变器的转子方向信号切换回相导通时序,但这个信号仍然是由机械方向传感器获得的,并由一个新的方向检测信号电路代替,即通过提高电路和控制的复杂度来降低电机的复杂度。因此,DC无刷电机无传感器控制技术的核心和关键是构建一个转子方向信号检测电路,从软件和硬件两个方面间接获取启动时合适的逆变器,从而电动驱动转子方向信号,运行电机。

    精确控制需要非常简单缓慢的操作,一般的微处理很难实现。而数字信号处理器(DSP)凭借其强大的运算功能,使得这种控制模式成为现实。

    1基于反电动势的转子定向检测方案[2]DC无刷电机的反电动势幅值与定向有关。这样,如果能够准确检测到,就可以获得动态、准确的转子方位,可以用来控制逆变器的供电模式。这种方法的缺点是电机惯性或短距离的反电动势信号为零或很小,无法获得有效的牵引信号,因此系统的短距离性能较差,电机必须通过专用硬件电路或专用软件启动。

    当电机转速小于零时,在每个电周期中只有两个方向的电势被忽略为零。这些方向可以从图1的右图中通过零交叉点处的传播电势的斜率来区分,并且每个部分对应于电周期中的60个间隔。每一段的边界又出现牵引,反电动势过零点和必须牵引的位置之间有30度的位移,必须补偿。图1主张在电势过零点的任何时候只有两相相互连接,忽略流过这两相的电流,图2右图为w作为反电动势检测时的情况。

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    当反向电流(定义为流向星形连接中心点的电流)在U相流动,而绕组相电流在V相流动时,对应于图1中的间隔6Q和1Q,复位1动作。假设通电相的两端总是分别与DC电源的两端连接在一个平面上,星形连接中心点的电压总是1/2V直流,这与施加在两个通电相互绕组上的电压极性有关。但只有当各相的R、L、熔断电位完全相同,且各相的供电管压降大于时,星形连接中心点的电压值才为1/2VDCC。

    假设现在是这种情况,反电动势过零点会偏1/2VDC。上述方法易于硬件构建,即通过分力电路对三相端电压和VDC进行采样, 将这个值除以2,然后读入另一个定时器,这样就可以补偿精确牵引所需的30偏移。2 2d sp控制方案的系统构建[3][4]2.1 TMS320LF240x芯片概述TMS 320 lf 240 x系列DSP由TI公司设计,以满足广泛的数字电机控制(DMC)应用。

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    该芯片采用高性能16位定点DSP内核,采用改进的哈佛总线结构,具有专用硬件乘法器,使用流水线操作器,具有30MIPS的处理能力。大多数指令可以在一个周期内继续执行。

    同时,芯片拥有丰富的片内片外器件,包括事件管理器、模数转换器(ADC)、串行通信接口(SCI)、串行外设模块(SPI)、系统维护(如低压检测、看门狗定时器)等。TMS320LF240x可以用软件代替仿真装置构成,完成了简单的控制算法,方便地改变控制策略和修改控制参数,可以满足无传感器DC无刷电机控制系统对实时控制的排斥。2.2数字信号处理器控制系统的硬件结构图3是根据上述控制原理设计的基于数字信号处理器的DC无刷电机控制系统。该系统主要由DC无刷电机、电源转换电路、电机转子方向检测电路、各种维护电路和以TMS320LF240x为核心的数字控制器组成,其中电源转换电路由整流滤波电路、逆变电路(IPM电源模块)和合适的维护电路组成。

    图sp控制系统逆变电路中的3dipm模块搭建了过压维护、无压维护、过流维护等多种维护功能。当超过维护阈值时,IPM模块通过FO插槽输入一个低电平信号,并将这个低电平信号发送到3DSP的PDPINTx插槽。启动时,中断电源驱动维护,将所有PWM输入槽设置为低阻状态,以驱动变频器信号,起到维护电路的作用。转子方向检测电路采用1/2电压采样法构成,分别对电机的三相端电压和DC母线电压进行采样,并将采样结果发送给比较器进行比较,从而得到过零时间,并将结果发送给数字信号处理器的振荡端口。


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