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殷兴光
（陕西国防工业职业技术学院,陕西西安710300）
摘 要：过去控制直流电机多由单片机完成,其不但接口繁琐,而且速度慢,不易在高温、高压等恶劣环境下工作.针对电压闭环和电流闭环直流调速系统的不足,采用数字信息化的方法,设计一种基于DSP控制器的通用电机调速系统,并将其应用于电动车驱动系统电机控制中.仿真结果表明,该系统工作稳定可靠,运行速度提高了60%以上,达到了设计要求.
关键词：DSP；直流调速；电动车；PWM
中图分类号：TN710-34；TP272 文献标识码：A 文章编号：1004-373X（2015）12-0154-02
直流电机正反转控制:智能小车视频教程 23、提高篇3 H桥路的工作原理 控制直流电机的正反转
收稿日期：2014-11-26
基金项目：国家自然科学基金（61272038）
以前控制直流电机多由单片机完成.该方式缺点是接口繁琐、速度慢,且不易在高温、高压等恶劣环境下工作[1].采用一种新型直流电机控制器——DSP控制器解决了单片机控制的缺点,其具备很多优点,该控制器不仅具有面向电机的控制能力,同时它便于修改控制参数以及具有自诊断等功能[2].
1.直流电机控制器硬件平台设计
该调速系统主要由DSP芯片、脉宽调制电路、功率驱动电路、电机以及电流/电压传感器组成.TMS320LF2407 是TI 公司专门针对电机、逆变器、机器人、数控机床等控制而设计[3],工作温度范围为-40～125 ℃,针脚数为144,频率为30 MHz,电源电压最大为3.6 V,最小为3 V.存储器容量RAM为5 KB,接口类型为CAN、SCI、SPI,封装类型为剥式[4].图1 为基于DSP控制器结构框图.
将传感器检测到的反映电机状态的电压、电流、转速信号传向DSP控制器A/D转换器[4],经过模/数转换后的信号和它们相应的设定值经过DSP中的控制算法处理后,就产生一个PWM波的控制输出量[5].PWM经济、节约空间且抗噪性能强,是一种值得使用的有效技术.这个PWM波输出量经过脉宽调制后加载到驱动电路中并调节电枢电流,直至直流电机调速系统达到稳态.
2.软件控制
2.1 TMS320LF2407 DSP控制软件
TMS320LF2407 DSP控制软件流程图如图2所示.
对TMS320LF2407 DSP 的软件控制首先对寄存器进行初始化.过段时间后对输入、输出（I/O）口及模数（A/D）采样寄存器进行初始化,其次读取设定电流及细分数和E2PROM 中电机转子初始位置.E2PROM 是“电可擦除可编程只读存储器”,最后DSP的参数变量进行初始化,过段时间后取得ia、ib电流偏移量.同时中断启动,允许PWM输出控制量,并反复检测细分开关状态及记录转子位置.
2.2 转子位置和速度检测
位置检测不但用于换相控制,而且还能产生速度控制量.位置信号是通过3个霍尔传感器得到的,霍尔传感器根据霍尔效应工作的[6].
3.测试结果与分析
使用TMS320LF2407 仿真器进行调试,实验电机采用永磁直流电机[7],其参数如下：额定功率P 等于 20 kW ,额定电压UN 等于 120 V ,额定电流IN 等于 180 A ,额定转速nN 等于 3 000 r/m ,电枢电阻Ra 等于 0.018 4 Ω .电感L 等于 0.128 mH ,折算到电动机轴上拖动系统飞轮惯量GD2 等于 J 等于 17.4 N - m2 .电磁时间常数Kt 等于 6.96 ms ,电势常数Ke 等于 0.042 1 V/(r/m) ,转矩常数：Km 等于 0.4 N - m/A ,机电时间常数tm 等于 20 ms .图3 为PWM 输出曲线,由图4可知,在电流闭环作用下,电流迅速上升至指定值并稳定下来,直到电压上升到最大允许值.此后,电压稳定下来而转速继续上升,因此电流急速下降,直到与负载电流相等为止,这时基本达到稳态状态[9].
4.结语
本文在电压闭环系统改进的基础上,构建了基于DSP控制的全数字直流PWM调速系统.将工业控制中普遍使用的算法用在DSP上可以很好的实现,可用于直流电机控制的PWM波形输出.实验证明该系统控制准确且运行速度提高60%以上,电机转速平稳,在工业生产中可推广使用.
作者简介：殷兴光（1973—）,男,陕西乾县人,副教授,硕士.研究方向为工业电气自动化.
参考文献
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[2] 章玮,姚维,潘再平,等.数字信号处理器（DSP）在电机控制中的应用[J].中小型电机,2009,28（4）：33-35.
[3] 王晓明,王玲.电动机的DSP控制[M].北京：北京航空航天大学出版社,2004.
[4] 晏昌猛,潘俊民.基于DSP控制的无刷直流电机在电动执行器中的应用[J].工业仪表与自动化装置,2003（5）：26-28.
[5] 韩安太,刘峙飞,黄海.DSP控制器原理及其在运动控制系统中的应用[M].北京：清华大学出版社,2009.
[6] 李潮泳,林国斌,尚敬.基于TMS320LF240的串行通信设计[J].微计算机信息,2003,19（4）：8-10.
[7] 常斗南,李全利.可编程序控制器[M].北京：机械工业出版社,2002.
[8] 柴天佑,刘德荣.基于数据的控制、决策、调度与故障诊断[J].自动化学报,2009（4）：13-15.
[9] 齐雪艳.现代住宅电气设计节能技术探讨[J].黑龙江科技信息,2008（10）：23-24.
总结：本文关于控制直流电机论文范文,可以做为相关参考文献。
直流电机正反转控制引用文献:
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