异步电动机矢量控制系统

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1、异步电动机矢量控制系统由于DSP能对输入数据进行高速处理，克服了一般单片机处理能力有限的问题，而且电路设计较为简单，能获得较强的抗干扰能力，另外DSP具有专业化的指令集，提高了数字滤波器的运算速度，使得DSP在控制器的规则实施、矢量控制和矩阵变换等方面具有独特的优势。在电机控制系统中多用DSP作为核心控制器，以满足对实时性、稳定性及可靠性的要求。控制器选用TMS320F2812，具有丰富的电机控制外设电路，16个12位A/D转换通道，12个PWM输出通道，能控制两台三相电机，体积小、价格低、可靠性高，能在高度集成的环境中实现高性能电机控制。基本结构如下：用F2812设计的异步电动机矢量控制系统

2、的基本结构如下所示。用可编程I/O口捕捉转子的速度反馈信号，电机的相电流反馈信号通过霍尔电流转换器采集到ADC通道进行转换。光电编码器将电机的转速编码，DSP据此计算电机的转速。通过霍尔电流传感器采集电机相电流的瞬时值，估计电机的实时运行状态，如转矩的大小和方向、电机的转速和滑差。按照某种调控规律产生PWM信号，控制逆变器的开关动作，对电机运行状态进行调控。主要硬件设计介绍如下：1.传感器本设计中设计的传感器包括霍尔位置传感器、霍尔电流传感器及速度传感器。霍尔位置传感器是一种检测物体位置的磁场传感器，以霍尔效应原理为其工作基础。霍尔线性型传感器输出模拟量，因此需要A/D转换通道进行采集。F28

3、12通过芯片内部自带的ADC转换模块中的3个A/D转换通道捕捉霍尔位置传感器的3个相位置信号，接到ADCINA3、ADCINA4、ADCINA5引脚上，可以检测转子的转动位置。F2812同时需要3个A/D转换通道对霍尔电流传感器电流进行采集，以获得3个相电流信号。霍尔电流传感器采集电机相电流的瞬时值，估计电机的实时运行状态，如转矩的大小和方向、电机的转速和滑差。测量电机转速常用的方法有增量编码器和测速发电机。本设计采用光电编码器，F2812包含一个正交编码单元，电机的码盘信号通过CAP1和CAP2端口进行捕捉。捕捉到的数据存放在寄存器中，通过比较捕捉到的两相脉冲值可以确定当前电机转子的速度和方

4、向，完成这些仅需两个数字量输入和一个内部寄存器。为防止电流过高对DSP造成损坏，信号经过一个光耦合器件连接到DSP引脚。2.A/D转换模块F2812内部集成了16路12位A/D转换模块，模拟量的输入范围是0-3.3V，通道分为两组，0-7为一组，8-15为一组，每组具有一个专门的输入端。事件转换器可将ADC配置成两个独立的8通道模块，也可串接成一个16通道模块。8通道模块将8路输入信号自动排序，并按序选择一路信号进行转换，完成后的结果保存在对应的结果寄存器中。串接模式下，成为16通道的A/D转换器模块允许对同一个通道信号进行多次转换，主要用于过采样的算法中。3.电机驱动器F2812有16路PW

5、M输出口供电机使用，通过控制PWM波的占空比来改变加在电机两端的电压，从而改变电机的转速。由于DSP发出的PWM波功率不足以驱动大功率电机，需要经过IGBT进行功率转换。设计中采用功率芯片如PM100DSA120等，这类芯片利用TTL电平即可实现功率驱动，而且具有完整的隔离及保护功能，如过流、过压保护等。主要软件设计如下：1.初始化程序;CLRCCNFSETCOVMSPM0SETCSXMLARAR0,#DEC_MSLARAR1,#(24-1)LACC#ANGLES_LARPAR0INIT_TBLTBLR*+,AR1ADD#1BANZINIT_TBL,AR0LARAR4,#79HLDP#0E0H

6、SPLK#68H,WDCRSPLK#0284H,SCSR1LDP#0E1HSPLK#900H,ADCTRL1SPLK#0001H,MAXCONVSPLK#0010H,CHSELSEQ1LACCMCRAOR#0FD8HSACLMCRA2.电流采样和A/D转换子程序LDP#0E1HSPLK#2000H,ADCTRL2BITADCTRI2,3BCNDCONVERSION,TCLACCRESULT0,10LDP#0SACHIALDP#0E1HLACCRESULT1,10LDP#0SACHIB