基于dsp的数字化电机控制系统开发与实验平台设计

《基于dsp的数字化电机控制系统开发与实验平台设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据《电工技术杂志》2003年第9期基于DSP的数字化电机控制系统开发与实验平台设计刘天武李明才吴继雄刘永衡冬雷李永东(清华大学电机系100084)孤钮f／3摘要介绍了基于数字信号处理器TM$320F240的数字化电机控制开发与试验平台的软硬件设计。该平台具有强大的在线开发功能，适合于各种数字化电机控制系统和数字化电源控制系统的研究和开发。该平台已成功地应用于交流电机的矢量控制系统、直接转矩控制系统以及无刷直流电机控制系统的研究和产品开发项目。关键词DSP数字化电机控制开发平台1概述框图如图1所示。随着现代控制理论、电力电子技术和微电子技术的不断发展，以DSP为核心的交流电机、无刷

2、直流电机的调速与伺服系统得到了越来越广泛的应用。TI公司推出的电机控制专用数字信号处理器TMS3·20F2XX系列是目前应用较为广泛的一个系列。其中TMS320F240DSP具有丰富的片内外设，对外接口方便，尤其是具有九路(可扩展为12路)PWM输出(六组独立)，使之可以广泛地应用于各种电机控制和电源变换的场合。基于DSP的数字化电机控制开发与试验平台的各项功能均针对电机控制及电源变换器控制的特点而设计，具有强大图形化功能。其最大特点是能够在线观察和修改所有DSP中的控制变量(包括中间变量)，为高性能控制系统的理论研究、产品开发及教学实验提供了极大方便。本系统软硬件可用于异步电机、同步

3、电机、直流电机等多种电机控制系统的研究，也可用于PWM整流、PFC和变换技术的研究。由于本系统的预留端口和软件资源丰富，因此使用非常灵活，利用本系统可以在最短的时间内完成不同控制策略和不同控制对象的实验过程。本系统还集成了丰富的电机控制系统软件包，特别适用于电力电子与电机控制的教学实验和科研开发。2系统硬件设计基于DSP的数字化电机控制系统的硬件配置一88一蓁tilt,电妪圈图1硬件框图整个开发平台硬件由以下六个部分组成：①380V7．5kW功率变换器，包括主电路，开关电源等。②TMS320F240DSP控制板、控制端子。③PC机，RS232总线，RS485总线。④TMS320C2XX

4、JTAG仿真器。⑤数码管显示及键盘输入控制板。⑥电机一光电编码器一转矩传感器一负载系统。其中主电路采用了基于IPM构架的PWM电压型逆变器，在通过三相不控整流后向逆变器和开关电源供电。开关电源输出隔离的电源分别给IPM的驱动电路、控制板以及网扇供电，并且IPM的驱动信号与PWM的控制信号采用光电隔离电路以保证IPM驱动与控制的相互隔离。另外主电路部分采用霍尔传感器来检测交流侧的电流和直流母线电压。此硬件构架使得开发平台对系统的控制和检测非常灵活，可用于大部分电机和电源的控制策略。．要枞羔一翕一鹞功万方数据基于DSP的数字化电机控制系统开发与实验平台设计《电工技术杂志》2008年第9期主

5、控电路部分还配置了丰富的资源用于系统开发，图2为DSP控制板的逻辑框图。『串行EEPROM№=剥开关量输出64KWORDS=d故障信号}外部扩展RAMr1pLJl鬟雾支净=爿模拟输出开关量输入J”剖拦蒜fTMS320F240l模拟输入接口}◇DsPf光电编码盘接口}◇∞ISPI1电压电流检测接口}◇蚓RS485接口I复位电路}◇3刮RS232接口保护电路肄书3刮JTAG仿真器接口l图2DSP控制板逻辑框图该控制板有以下接口和功能预置：①64KWORDS外部扩展程序／数据存储器。②TMS320C2XXJTAG仿真器接口，通过仿真器将PC机上程序下载到DSP并进行程序调试。③八路有隔离的开

6、关量输入，可由用户自行确定开关量输入控制功能。④三路集电极开路的开关量输出，可由用户自行确定其输出控制功能。⑤一路故障信号继电器输出，用于故障保护。⑥高速光电编码器接口可以接人码盘信号。⑦两路模拟信号输入接口，可由用户自行确定模拟量输入控制功能。⑧两路模拟信号输出，可由用户自行确定模拟量输出控制功能。⑨六路独立的PWM驱动输出接口，其中三路需由软件设置死区时间，另外三路由硬件设置死区时间。从硬件上保证了可同时控制两台三相电机，或同时控制一台三相电机并同时实现了PFC或PWM整流功能，或者进行三电平逆变器的控制研究。⑩RS232串行接口或RS485串行接口用于传递软件示波器Scope显示

7、所需数据、Pc机发出控制指令。⑩F240的SPI同步串行接口，用于键盘与DSP通信。⑥串行EEPROM及其读写程序，存储所需控制量或参数。⑩此外还设有多种保护功能，如硬件输出过流、过压保护、IPM故障保护、主电路过热保护等等。3系统软件设计本开发系统的软件设计包括DSP端的开发平台程序和PC机端的软件示波器Scope两个部分，均采用集成化模块设计，功能需两部分配合实现。DSP端的开发平台程序中的电机控制程序的一般结构是：定时中断、均匀采样。通过