[發(fā)明專利]一種基于TMS320F2812的PMSM調(diào)速控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107528512A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李征
• 申請（專利權(quán)）人: 李征
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于TMS320F2812的PMSM調(diào)速控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

永磁同步電動(dòng)機(jī)具有高功率密度、高效率、高轉(zhuǎn)矩電流比等優(yōu)點(diǎn)，近年來在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)控制的數(shù)字化已成為主流趨勢，而高性能的電機(jī)控制算法都是通過主控芯片實(shí)現(xiàn)的，因此在控制器設(shè)計(jì)時(shí)主控芯片的選擇十分關(guān)鍵。TMS320F2812是TI公司最新推出的一款專門用于電機(jī)控制系統(tǒng)的高性能、多功能、高性價(jià)比的32位定點(diǎn)DSP芯片，該芯片上集成了多種外設(shè)，尤其是所集成的A/D轉(zhuǎn)換模塊、QEP捕獲模塊以及兩個(gè)事件管理器模塊為電動(dòng)機(jī)以及功率變化控制提供了很大的便利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于TMS320F2812的PMSM調(diào)速控制系統(tǒng)，采用矢量控制法和SVPWM調(diào)制技術(shù)對控制器進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試，系統(tǒng)響應(yīng)較快，控制精度高，穩(wěn)定性好。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述控制系統(tǒng)在矢量控制的基礎(chǔ)上采用SVPWM調(diào)制技術(shù)來控制逆變器的輸出電壓，電機(jī)所有電流均用來產(chǎn)生電磁力矩，電機(jī)控制效率高，轉(zhuǎn)矩特性好，可以獲得很高的調(diào)速范圍。

所述PMSM調(diào)速系統(tǒng)硬件電路主要包括主電路、控制電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、檢測及保護(hù)電路等。主電路包括整流電路和逆變電路，其中整流部分可由4個(gè)二極管構(gòu)成整流橋?qū)崿F(xiàn)；逆變電路是由6個(gè)IGBT構(gòu)成的開關(guān)電路，可輸出相位差120°的三相對稱電壓。

所述控制電路由上位機(jī)、TMS320F2812、光電編碼器、霍爾傳感器等組成。其中上位機(jī)與DSP通過JTAG模塊連接，可實(shí)現(xiàn)它們之間的實(shí)時(shí)通信；QEP模塊連接光電編碼器，用來捕獲電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，并由數(shù)碼管模塊顯示；AD模塊與霍爾傳感器相連，用來檢測電路中電壓、電流值的大小；事件管理器模塊輸出6路PWM波，經(jīng)光禍隔離、功率驅(qū)動(dòng)電路，輸出到逆變電路的6個(gè)IGBT開關(guān)管。

所述控制系統(tǒng)采用CSO10GT霍爾電流傳感器進(jìn)行電流采樣。CSO10GT是利用霍爾效應(yīng)開環(huán)原理的電流傳感器，能在電隔離條件下測量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則的電流，當(dāng)待測電流從傳感器孔芯中穿過時(shí)，即可從輸出端測得與被測電流相對應(yīng)的電壓值，而且傳感器的輸出幅度可根據(jù)用戶需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

所述控制系統(tǒng)所選擇的數(shù)字信號處理器TMS320F2812內(nèi)部已經(jīng)集成有完善的保護(hù)和復(fù)位電路，因此該系統(tǒng)主要針對驅(qū)動(dòng)板上的保護(hù)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括直流母線過流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)板過熱保護(hù)電路、大功率開關(guān)元件保護(hù)電路等。

所述TMS320F2812的PWM口有片內(nèi)上拉電阻，高阻態(tài)時(shí)默認(rèn)為高電平，而通用的IGBT為高電壓導(dǎo)通，因此為防止高阻態(tài)時(shí)同一橋臂的兩個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通的情況發(fā)生，采用SN74HOOD和SN74H10D芯片設(shè)計(jì)了檢測報(bào)警電路，當(dāng)D16二極管點(diǎn)亮?xí)r，說明至少有一橋臂上下IGBT同時(shí)導(dǎo)通，這時(shí)電路將關(guān)閉所有的IGBT，防止元件燒毀。

所述DSP程序由兩個(gè)模塊組成，即主程序模塊和中斷服務(wù)程序模塊，在系統(tǒng)初始上電后，會首先進(jìn)入系統(tǒng)資源的初始化，然后進(jìn)行永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置角的檢測，得到位置角信息后進(jìn)入后臺處理程序，等待中斷處理信號以進(jìn)入系統(tǒng)子程序?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行控制。中斷模塊主要是進(jìn)行速度環(huán)和電流環(huán)的處理以及與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)采用矢量控制法和SVPWM調(diào)制技術(shù)對控制器進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試，系統(tǒng)響應(yīng)較快，控制精度高，穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的PMSM矢量控制系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明的PMSM調(diào)速系統(tǒng)硬件連接圖。

圖3是本發(fā)明的單相驅(qū)動(dòng)電路連接圖。

圖4是本發(fā)明的單相電流檢測電路。

圖5是本發(fā)明的PWM檢測報(bào)警電路。

圖6是本發(fā)明的SVPWM模塊設(shè)計(jì)流程圖。

圖7是本發(fā)明的系統(tǒng)主程序流程圖。

圖8是本發(fā)明的系統(tǒng)中斷程序流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，控制系統(tǒng)在矢量控制的基礎(chǔ)上采用SVPWM調(diào)制技術(shù)來控制逆變器的輸出電壓，電機(jī)所有電流均用來產(chǎn)生電磁力矩，電機(jī)控制效率高，轉(zhuǎn)矩特性好，可以獲得很高的調(diào)速范圍。