基于DSP和智能功率模块的交流伺服系统硬件设计.pdf

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1、自动控制与检测基于ＤＳＰ和智能功率模块的交流伺服系统硬件设计刘江宁，吴钦木，何志琴，张吉婷（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳５５０００３）ＡＣＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍＨａｒｄｗａｒｅＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＤＳＰａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＭｏｄｕｌｅＬＩＵＪｉａｎｇ－ｎｉｎｇ，ＷＵＱｉｎ－ｍｕ，ＨＥＺｈｉ－ｑｉｎ，ＺＨＡＮＧＪｉ－ｔｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００３，Ｃｈｉｎａ）摘要：随着微处

2、理器技术、电力电子技术、电机驱动控制在经历了直流伺服技术、模拟式和模数混制造技术和现代控制理论的发展，交流伺服系统的合式的发展后，进入了交流全数字式的时代。继而应用越来越广。以ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为核心设计控制在生产过程中对伺服系统提出了高速、高精度和高电路，以ＦＳＢＢ２０ＣＨ６０为核心设计功率驱动电路，［１］可靠性的设计要求。交流永磁同步电机具有结构完成了包括电流采样及故障保护在内的交流伺服系简单、体积小、效率高、功率因数高、转矩电流比高、统硬件部分的设计，具备了设计合理、结构紧凑和控转动惯量低和易

3、于散热及维护保养等优点，加快了制精确等优点。交流伺服系统的发展步伐，扩大了交流伺服系统的关键词：交流伺服系统；数字信号处理器；智能应用领域，使其发展为当代伺服系统的重要分支。功率模块（ＩＰＭ）；采样电路；故障检测保护交流伺服控制系统成为当今工业控制领域的研究热中图分类号：ＴＭ９２１．５点。借此设计了基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为控制核心，文献标识码：Ａ及以智能功率模块ＦＳＢＢ２０ＣＨ６０为功率驱动核心文章编号：１００１－２２５７（２０１２）０２－００５１－０５的交流伺服控制系统，为今后对交流伺服系统的深Ａ

4、ｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｐｒｏ－入研究打下坚实的基础。ｃｅｓｓｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｏｔｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｍｏｄｅｒｎｃｏｎ－１交流伺服控制系统结构及工作原理ｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ，ａｃｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｕｓｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅ交流伺服系统主要由数字信号处理器ＤＳＰｗｉｄｅｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｗｉｌｌｕｓｅｔｈｅ（ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２）及外围

5、电路、智能功率驱动主电ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ａｓｔｈｅｃｏｒｅｔｏｄｅｓｉｇｎｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ路、电流采样电路、位置检测电路、过压欠压过流等ａｎｄＦＳＢＢ２０ＣＨ６０ａｓｔｈｅｃｏｒｅｔｏｄｅｓｉｇｎｐｏｗｅｒｄｒｉｖｅ故障保护电路、光电隔离电路各部分组成，如图１所ｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｄｔｈｅｐａｒｔｄｅｓｉｇｎｏｆＡＣｓｅｒｖｏ示。系统是一个速度和电流反馈的双闭环系统，ＤＳＰｓｙｓｔｅｍ‘ｓｈａｒｄｗａｒｅ，ｃｏｎｔａｉｎｓｂｏｔｈｃｕｒｒｅｎｔｓａｍｐｌｉｎｇａｎｄｆａｉ

6、ｌｕｒｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｉｔｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎ－ｔａｇｅｏｆｄｅｓｉｇｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｐａｃｔ，ｃｏｎ－ｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｅａｎｄｓｏｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＣｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ；ＤＳＰ；ＩＰＭ；ｓａｍ－ｐｌｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ；ｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ＆ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ０引言随着微电子技术和伺服技术的迅猛发展，伺服收稿日期：２０１１－０８－２９图１交流伺服系统结构《机械与电子》２０１２（２）·５１·自动控制与检测基于ＤＳＰ和

7、智能功率模块的交流伺服系统硬件设计控制器负责模数信号转换、计算电机的转速和位置６．６７ｎｓ，片内有１８ｋＢ的ＲＡＭ，１２８ｋＢ高速Ｆｌａｓｈ，以及电流和速度的ＰＩＤ调节，其利用空间矢量控制中断管理模块，事件管理ＥＶＡ和ＥＶＢ模块（包括算法，得到电压空间矢量ＰＷＭ的控制信号，经过光通用时、ＰＷＭ信号发生器等），片内集成外围设备耦隔离电路后，驱动ＩＰＭ，确保永磁同步电机的正［２］等。其高速运算能力使诸如自适应控制、参数估常运转。ＤＳＰ及逻辑电路负责整个系统的保护和计、神经网络和遗传算法等复杂控制算法得以实现

8、，监控，一旦系统出现过压、过电流和欠电压等故障信同时将实时处理能力和控制器的外设功能集于一号，经故障逻辑保护电路传达给ＤＳＰ，然后封锁身，大大提高了运动控制器的性能，在控制系统领域ＰＷＭ输出信号，从而达到保护ＩＰＭ模块的作用。内得到广泛的应用。基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２处理器的控制电路主要包２主要硬件电路设计括ＤＳＰ芯片、ＤＳＰ电源管理电路、扩展外部存储器２．１基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２处理器的控制电路ＲＡＭ，ＣＡＮ总线及ＲＳ２３２通信电路