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（长春工业大学,吉林 长春 130012）
摘 要：随着牵引电机调速要求不断提升,传统的调速系统已不能满足需求.TMS320LF2812芯片作为TI公司DSP控制器2000系列的成员,一经上市就吸引了国内许多研发人员的注意.文章详细介绍了基于TMS320LF2812的牵引直流电机调速系统的硬件和软件组成及工作原理.该系统具有性能可靠、易于维护等
优点.
关键词：DSP；TMS320LF2812；双闭环；直流牵引电机；调速系统
中图分类号：TM301文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）22-0014-03
1. 概述
直流电机是最早发明的电机,近些年由于一些新型电机的出现,直流电机的地位受到很大的冲击,但就性能来说,其他电机仍然无法和直流电机相比.直流电机具有非常好的操控性能,速度调节平滑,应用范围非常宽泛.目前,在一些应用场合,如牵引机车对电机调速性能要求的不断提高,传统的调速系统已不能满足需求.TMS320LF2812芯片作为TI公司DSP控制器2000系列的成员,一经上市就吸引了国内许多研发人员的注意.TMS320LF2812提供了强大的计算能力,具有高性能的32位CPU,片内存储器拥有128K×16的Flash和128K×16的ROM,两个事件管理器可以对电机进行控制.本文提出了用DSP芯片作为主控芯片代替传统的单片机控制,减少了调速系统的论文范文电路,提高了牵引电机调速性能.
2. 系统的控制方案
2.1 驱动系统
本文使用双极性驱动系统.在一个PWM周期里,电动机的电枢电压可以呈现正负变化,这样的驱动叫做双极性驱动.图1是H型双极性PWM的驱动系统.在图1中,Ui1同时控制开关管V1和V4导通和关断,Ui2同时控制V2和V3的导通和关断.当Ui1为高电平时,Ui2为低电平,此时V1和V4同时导通,电源提供给直流电机正向电压.当Ui2为高电平时,Ui1为低电平,此时V1和V4同时截止,V2和V3同时导通.电源提供给电机反向电压.这样就能控制电机的转动方向.图1中的二极管起续流作用.
图1 H型双极可逆PWM驱动系统
2.2 调速系统的控制方法
双闭环调速系统可以充分利用直流电动机的过载能力,使得电动机在起动过程中以接近最大允许电流运行,且电流内环对系统也进行了改造,提高了系统的动态性能.图2是基于TMS320LF2812的数字双闭环控制的框图.
在本系统的速度调节器和电流调节器是通过软件编程实现的.速度调节器和电流调节器采用PI调节器,即比例积分调节器.PI控制系统原理如图3.
图3中x（t）是输入值,y（t）是系统的输出值.输出值与输入值构成系统偏差e（t）,e（t）等于x（t）-y（t）.采用DSP对电动机进行控制时,使用的是数字PI调节器,数字PI调节器的算法是：
TMS320LF2812中与比较单元相关的脉冲宽度调制（PWM）电路可以产生6个PWM输出,死区时间和输出极性可编程设计中选用的主控芯片为TMS320LF2812.本文选用DSP的四个PWM引脚对H型驱动电路进行控制.电流采样选用霍尔电流传感器,霍尔电流传感器具有在恶劣的条件下工作稳定、工作电压低、功耗小的优点.通过霍尔电流传感器检测电机电枢电流的变化,通过DSP的AD引脚,把信号传输给TMS320LF2812,最终形成电流反馈信号.TMS320LF2812的每个事件管理器模块都有一个正交编码脉冲（QEP）电路,如果QEP电路被使用,可以对QEP1和QEP2引脚上的正交编码脉冲进行解码.本文使用增量光电编码器对直流电动机的速度进行采样,通过QEP1和QEP2接口把信号传输给TMS320LF2812,最终获得速度反馈的信号.另外本系统还有一些其他的电路如供电电路、复位电路、时钟振荡电路、液晶驱动电路.其中供电电路采用AMS1117系列芯片,本系列芯片具有电流限制和热保护功能.复位电路采用RC电路,这样可以保证TMS320LF2812的可靠复位.另外还可以采用手动进行
汽轮机调速系统:7。第5章：PLC在变频器调速系统中的应用例程
复位.
4. 系统软件构成
由TMS320LF2812实现电动机双闭环调速的软件主要由初始化程序、主程序、中断程序这三部分组成.在软件中主程序用来对电动机的转动方向进行判断.在一个PWM周期中进行一次电流的采样,电流的采样周期与PWM周期相同.在同一个PWM周期中还要进行一次电流的PI调节,以实现实时的控制.图6是ADC中断处理的程序框图,全部的控制功能都可以通过中断处理程序来完成.
5. 结语
本文介绍了基于TMS320LF2812的牵引直流电机调速系统的硬件设计和软件控制策略.该系统采用了以TMS320LF2812作为运算控制单元,简化了硬件电路,使设计变得可靠.DSP高速运算功能可以实现直流电动机的实时控制,通过软件实现名副其实的全数字控制.由于TMS320LF2812的高性能和低成本将使得它在调速系统中的应用范围越来越广泛.
参考文献
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作者简介：鲍世华（1987—）,男,河南信阳人,长春工业大学硕士研究生,研究方向：电力变换与新能源
开发.
总结：本论文是一篇免费优秀的关于调速系统论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
汽轮机调速系统引用文献:
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