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基于DSP控制的无刷直流电机在电梯门机中的应用

时间:2017-11-14 11:36:00   来源:本网   添加人:admin

  机控制专用DSP芯片TMS320LF2407A,以及功率模块IRAMS10UP60A构成的无刷直流电机闭环调速控制系统,给出了有关框图及。该系统电机本体的三相绕组为Y联结,逆变桥电路采用两两导通方式。

  电机本体调速系统组成原理2硬件电路设计2.1设计特点DSP芯片根据系统外设输入的信号,通过运算处理,调节PWM波形占空比来对电机转速进行控制121.在设计中,主要考虑对输入信号进行采样与滤波,使得DSP能接受到精确的输入指令信号,同时考虑到电机在运转过程中的过流、过压和欠压等故障保护措施,为了提高控制精度和调速性能,采用速度、电流和位置的三闭环控制。

  2.2功率主回路系统电路采用三相全桥控制方式,主回路的功率管采IRAMS10UP60A,它将一个三相逆变器功率平台、栅驱动器和辅助电路结合在高性能绝缘型封装内,内置温度监视、过温/过流保护、具短路能力DSP电源电路2DSP的晶振及复位电路DSP所需外部晶振的典型接法如所示。

  对于两脚晶振所接的电容典型值为20~30MF14.晶振频率数值的大小根据DSP的工作频率决定40的IGBTs和欠压锁足功能,提供了高水平的安全工作功能。它集成了为高压侧驱动器所需的自举二极管,以及为驱动内部电路的单极性电源,简化了模块的使用131.因此,仅需将合适的自举电容CnG,C3连接至外部电路与147脚之间,如所示。

  辑换路逻转电系统功率主回路的6个PWM输出信号经过逻辑转换电路后,分别输入到模块IRAMS10UP60A的高、低压侧门极驱动器逻辑输入相15 ~20脚。另外,10脚为直流母线正输入端,接+ 300V电压,21脚为温度检测和停机管脚,22脚为+ 15V偏置电压,23脚为+ 15V返回和基板地。

  23DSP控制的主要接口电路2.3.1DSP的控制电源设计DSP应用系统一般都需要+3.3V电源,采用TPS7333Q芯片按照所示的电路连接,就可以从+5V得到+ 3.3V的DSP控制电压。其中,TPS7333Q的第8脚可用作DSP的外部复位引脚。

  DSP晶振接法DSP的复位信号有上电复位和手动复位,一般将2个信号进行逻辑与,并送到DSP的复位输入引脚。带有上电延迟复位和手动复位功能的复位电路如所示。

  DSP复位电路2.4检测回路2.4.1电流检测13,14脚为三相低压侧IGBT发射极,它们共同作为电流检测用端口,经DSPTMS320LF2407A的控制,在每一个PWM周期都对电流进行一次采样,通过调节PWM占空比对速度进行控制。另外需要注意的是,对电流的采样时刻应该是在PWM周期的“开”期间的中部。

  2.4.2转子位置及速度检测这里采用3个霍尔元件来检测转子位置。电机在正常运转的时候,每一个霍尔元件都会产生180脉宽的输出信号,3个霍尔元件的输出信号互差120°将其送入TMS320LF2407A的捕获单元,通过对DSP设置为双沿触发捕捉中断功能,就可获得6个脉冲信号用于绕组换相。

  采用一圈120齿的圆盘形光栅,安装于带动轿厢门动作的皮带轮转轴上,与光栅对应的光耦输出脉冲信号,经整形处理后送入DSP.在DSP内部,该脉冲信号一方面作为正比于电机转速的速度反馈信号,另一方面,通过计数,该脉冲还可以判定门所处的位置,实现门位置的检测。

  3控制软件设计该系统控制程序由一个主程序和若干子程序组成,如表1所示,主要完成门宽的自学习、运行参数的修改以及按给定曲线调速运行等功能。

  表1控制程序组成序号程序名称功能意义1主程序系统初始化和主循环2子程序M0DECHECK工作模式检测3子程序MANUAL―MODE手动模式4子程序AUT0M0DE自动模式5子程序AUTOSTUDY门宽自学习测量6子程序INI―PARAMETERS参数初始化7子程序PARAADCAL参数调整计算8子程序KM开门调速运行9子程序GM关门调速运行10子程序DISPLAY显示11子程序KEYCHECK按钮检测12子程序HD缓动运行13子程序LOCK关门锁定(门刀工作)主程序主要由系统的初始化和主循环体组成。

  系统的初始化包括DSP和外围器件的初始化,系统全局变量的定义和赋初值。初始化完成后,程序进入主循环体,根据预设的参数或者根据操作者的输入进行控制。对于子程序来说,如门宽自学习测量,其门宽参数的自学习过程设计为4个工作状态,即慢速关门状态、门已关好状态、慢速开门状态、门已开好状态。微电机,2⑴3列DSP的CPU与外设。北京:清华大学出版社,2004.扈宏杰。DSP控制系统的设计与实现。北京:机械工业出版社,2004.学硕士研究生,研究方向为稀土永磁电机及其控制。