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磁同步电机系统采样信号的处理
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-11-04

  逆变器(inverter)主电路(Electric circuit)2DSP控制(control)系统(system)这一部分主要包括系统采样信号的处理(processing)、DSP数字系统、电路的驱动(Driver)与保护三部分。变频电动机是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。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。娱乐吧亚洲第一品牌由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。系统的采样信号处理部分(1)光电码盘输出信号来永磁同步电机转矩直接控制在电机启动的时候需要知道转子(rotor)的位置(position )以确定电机定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)磁链的初始值,同时需要用光电编码盘的信号计算(calculate )电机的转速(Rotational Speed)实现速度闭环。系统需要对光电编码盘的UVW和AB数字信号进行处理,这5个信号经过光祸隔离后直接送入DSP芯片(又称微电路)进行数据(data)的处理分析。
  (2)三相交流电流(Electron flow)和直流母线电压(voltage)模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)信号:由于电机的中线点没有引出,所以三相电流有ia+ib+ic=0的关系,只要测量两相的电流就可以计算得到所有的定子电流,原则上系统仅需配备两个电流传感器。但考虑(consider)保护电路监测(Food Monitor)瞬时三相电流和直流母线电流的需要,系统配备了四个电流传感器。为测量定子三相线电压和直流母线电压,系统配置(deploy)四个电压传感器,以供两种不同控制策略(strategy)实施的综合。对电流和电压信号的处理相对光码盘输出信号来说相对复杂一些,以下是信号处理程。
  模拟信号的硬件处理流程无论电流霍尔元件还是电压霍尔元件,输出的信号都是电流型信号,必须经过采样电阻采样转换为电压信号。该信号不能直接送到DSP采样,因为DSP只能采样0-5V的电压信号,而霍尔元件输出的信号有正有负,必须经过比例调整和电平提升处理。然后还要进行硬件滤波,滤去不必要毛刺干扰信号,最终送到DSP采样。
  DSP数字系统大家选用了TI针对电机控制这个领域专门设计(Design)的TMS320F240,它的运算速度是20MIPHOTOSHOP,一次AD采样时间为7.2us,它包含了三个通用定时器(The timer),每个通用定时器都具有时间段的定时功能,还具有与预定的时间进行比较并产生各种事务的功能,可以很方便的实现PWM输出,有专门用于正交编码信号处理的电路,这使得测量速度和测量电机的转子位置更为容易;包含WD定时器,用来在程序意外飞掉后进行复位:包含了12个AD转换通道,可以允许同时启动两个AD转换;有12路PWM的输出,其中6路的PWM输出是可以通过编程,很容易实现空间矢量PWM,并且考虑了死区时间;它还包含多个外部中断的端口专用电路。基于以上这么多硬件资源,它可以非常好的实现电机控制的一般要求。
  数字系统的作用(role)是根据检测(jiǎn cè)得到的电机电压、电流信号和光码盘信号,通过控制算法实现对的控制。为了实现上述功能需要对F240进行扩展,扩展框图如下:DSP数字扩展示意图3实时控制App的结构(Structure)App需要实现的功能可以分为以下几块:系统启动的初始化、检测电机转子的初始位置,转速的测量与PI控制,App过流检测与保护以及DTC算法的实现。除此磁链分区信息选择(Select)合适电压矢量的开关表。
  速度测量和速度PI调节器的数字化实现通常采用的速度测量方法有M法、T法和M/T法。其中M/T法精度最高,本实验系统以高速为主要运行(Windows)段,并且测速所用码盘分辨率高为2500线/周,所以采用M法测速,对于高低转速精确测量已足够。测速的采样周期为6ms,光电码盘的AB信号分辨率为2500p/r,经倍频得到10000p/r的分辨率。在100r/min运行情况(Condition)下,测速的最大误差为1%。这样的精度足以满足系统的需求。实际系统的测速精度也证实了这个结论。计算得到速度之后,要通过速度PI调节器获得转矩参考值。
  
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