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新型控件的带动助力磁化型共步电机扼制程序
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-10-27

  采样电路(Electric circuit)采样电路包括电流(Electron flow)采样和位置(position )采样。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。电流采样时,电流检测(jiǎn cè)采用霍尔电流传感器(transducer),采集进来的两相电流ia和ib经过滤波及放大电路转换成电压信号,接到TMS320LF2407的模数转换接口(interface)ADCIN00和ADCIN01,调整放大电路的可调电阻,使得模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)输入电压范围(fàn wéi)在TMS320LF2407所要求的0~3.3V之间。位置采样时,在电机轴上安装(ān zhuāng)有增量式光电编码器,其脉冲种类为2500p/r,即电机每转一圈,TMS320LF2407内的QEP1和QEP2的输入脉冲数为2500个,由此产生的时钟脉冲为10000p/r.编码器的Z信号接到CAP3,当电机每圈转到一个固定的0电角度(angle)时,Z信号就发出一个脉冲,以消除电机脉冲计数中产生的位置信号累计误差。
  电机的初始位置角由光电编码器的U,V,W输入信号来估计。U,V,W信号共有6种状态:110,010,011,001,101,100.它们分别表示电机位置角的0°~60°,60°~120°,120°~180°,180°~240°,240°~300°,300°~360°电角度范围。
  App实现示出控制系统(system)App实现结构框图,系统采用id=0的控制策略。图中有两个闭环,内环是电流环,外环是速度环,这两个闭环的PI调节和SVPWM的实现是整个系统控制效果(effect)好坏的关键(说明:比喻事物的重要组成部分)。
  PI调节采用的是增量式PI控制,可表示为:u(kT)=Kp[e(kT)-e(kT-T)]+Kie(kT)+u(kT-T)(1)式中e(kT)输入量u(kT)输出量T采样周期Kp比例系数Ki积分系数控制系统结构框。1七段式SVPWM波生成原理空间矢量脉宽调制(SVPWM)的作用是控制逆变器(inverter)的开关顺序和脉宽大小,以此产生实际磁通去跟踪逼近基准圆磁通。
  对于三相逆变桥,三相桥臂的开关状态Sa,Sb,Sc定义为上桥臂导通时为1,下桥臂导通时为0.由于三相桥臂每相的上下桥臂导通状态时刻相反,即上桥臂导通时,下桥臂则一定断开,反之亦然。因此,三相桥臂的开关状态量共有8种组合形式,对应着6个非零矢量和2个零矢量,如所示。处于圆内的任意矢量均可由其所处区域边界的两个非零矢量和两个零矢量来合成(说明:由几个部分合并成一个整体)。
  例如,对于任意给定的电压矢量U,假设其处于第1区,则U4,U6和零矢量的作用时间为[5]:T4=mtpsin=mtpsinT0=tp-T4-T6(2)式中tp根据实际情况(Condition)预先设置(set up)的TMS320LF2407的通用定时器1(Timer1)的周期寄存器值T0两个零矢量U0和U7的共同作用时间m调制比令U0和U7的作用时间相等,即T00=T07=T0/2,设置TMS320LF2407的PWM1,PWM3,PWM5输出方式为低有效,则其周期寄存器的加载值为:*CMGOOGLE PR1=t0/4*CMPR2=t0/4+ta/2*CMPR3=t0/4+ta/2+tb/%$%2(3)示出七段式SVPWM波形图。同理可得其它5个区域内的七段式SVPWM波形图。
  程序(procedure)流程图由控制系统App结构框图,结合2407芯片(又称微电路)的特性,建立了如所示的主程序流程图。
  主程序流程图设置TMS320LF2407的Timer1为连续增减计数模式,使能CAP3中断。每次在Timer1的周期寄存器减计数为0时,启动电流转换,检测电机转子(rotor)位置角,在此基础上进行矢量变换、PI控制和Timer1的3个比较寄存器装载值*CMPR1,*CMPR2,*CMPR3的计算(calculate )等。新的一次Timer1的周期寄存器减计数为0时装载。通用定时器Timer2的计数方式设置为定向增减计数模式,时钟周期由正交编码脉冲提供。因此,Timer2的计数寄存器值即对应于电机的转子位置所处角度。
  CAP3中断程序主要实现电机转子位置角清零的工作。由光电编码器的Z信号启动CAP3中断程序,将转子位置角和Timer2的计数器清0,以消除转子角度计数中的累计误差。
  所设计的整个App系统中,电流转换和位置角的检测均由Timer1周期中断标志同时触发,这样既减小了程序的复杂度,又减少了程序中断次数和中断程序内运算量,从而有利于整个系统的稳定(说明:稳固安定;没有变动)运行(Windows)。
  实验波形及分析实验所用PMSM的参数(parameter)为:额定线电压Ue=128V(Y连接),额定电流Ie=6.3A,额定转矩Te=4.5Nm,额定转速(Rotational Speed)ne=2000r/min,极对数p=3.示出实验波形。a为TMS320LF2407控制芯片发出的PWM1波形图,PWM1高低电平转换之间插有96个DSP时钟周期(3.2s)的死区时间,以防止上下管同时导通,发生短路。
  PWM2与PWM1波形图相反,即PWM2的高电平对应PWM1的低电平,反之亦然。PWM3 ̄PWM6有相类似的波形图,只是在时间轴上有一定位移。b为用霍尔检测到的电机相电流ia波形。实验结果显示,ia波形接近正弦,系统动态响应迅速,静态稳定,整个系统达到了良好的控制效果。
  结束语TMS320LF2407是专为工业控制开发(develop)的一种DSP芯片,其功耗低、实行速度快、外设集成度高、存储空间大,尤其是芯片内的事件管理器模块,极大地缩短了电机控制工程(Engineering)人员的App开发周期。所讨论的基于DSP的电力推进永磁同步电机控制系统方案(plan),对发展舰船综合电力推进系统具有参考价值(value)。


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