AD2S1205在永磁同步电机驱动系统中的应用.pdf

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1、学术探讨基金项目．．匕一．一。一一～一一．j2012率第9期AD2S1205在永磁同步电机驱动系统中的应用王辰欣洪俊杰林万芳(中山大学工学院，广东广州I510275)[摘要]设计并实现了一种基于旋转变压器的永磁同步电机驱动系统。给出了系统的硬软件设计方案。重点介绍了旋转变压器／数字转换器AD2S1205及其相关参数的选择，设计了外围电路，以及AD2S1205与主控芯片TMS320F2808的接口电路。实验结果表明系统设计合理，旋转变压器和AD2S1205组成的位置检测电路正确可行。[关键词]旋转变压器；永磁同步电机；AD2S1205；数字信号处理器1．引言定子部分to转子部分,，置永磁同步电

2、机由于结构简单可靠，维护性好，功率密度，和工作效率高、控制性能好，广泛应用于高速大功率的调速，yls系统中，并且在大部分场合中采用转子磁场定向矢量控制

3、策略。因此，需要实时检测电机定转子的相对位置以及转子‘s．，励磁绕组输出绕组速度，来实现转矩、速度和位置的闭环控制。常用的位置检测传感器有光电编码器和旋转变压器。光电编码器虽然测图1旋转变压器原理图量精度高，但是起动时需要进行转轴定位，抗震性差，难以适应恶劣工况；而旋转变压器具有抗震性好、工作可靠、寿假设原边输入电压为：URl=Umsin2~fl命长、对机械和电气噪声不敏感，耐腐蚀、耐高温和易实现则副边输出电压满足：高速位置检测的优点，非常适

4、合需要快速响应和抗冲要求Es1．s3：kUmsin2~rftcosO高的调速系统。但是，旋转变压器需要#I-~H励磁信号作为输Es4=kUmsin2"rrftsin0入信号，其输出为含位置信息的模拟信号[1]，因此必须将模式中：Um为励磁最大幅值，f为转子激励频率，k为变压拟位置信号转换成数字信号，才可输入到单片机或DSP等器的变比，0为转子旋转角度。定子绕组输出的端电压含有控制芯片。本系统使用AnalogDevices公司的旋转变压器解码芯片AD2S1205，同时采用TI公司的TMS320F2808型数转子的绝对位置信息，因此通过高频信号的解调后即可获得转子的绝对位置。字信号处理器作为调速

5、系统的主控芯片，共同实现转子位置检测及调速系统控制。实验结果表明该方案确实可行，能3，解码芯片AD2S1205介绍够满足控制要求。AD2S1205是一款12位分辨率的旋变数字转换器，片2．旋转变压器原理上集成有可编程的正弦波振荡器，用以提供正弦波激励。AD2S1205采用TypeII跟踪闭环原理工作，跟踪环路跟踪旋转变压器简称旋变，是一种单相激励双相输出的无输入信号，并将正弦和余弦输入端的信息转换为输入角度和刷旋转变压器。它包括激磁绕组与输出绕组两部分。激磁绕速度所对应的数字量。在得到旋变的位置和速度信息的同组上施加外部的高频信号，输出绕组输出的电压则是调制后的高频模拟信号，因此输出绕组电压

6、幅值与转子转角之时，不需要外部转换和等待状态。当旋变的位置旋转了相当于最低有效位的角度时，跟踪闭环输出更新lLSB。间可以建立正余弦函数的某一比例关系。这里采用的是无AD2S1205具有下列特点[3]：刷结构正余弦型的旋变，其结构如图1所示。工作时，激励(1)频率跟踪转换。TypeII跟踪环路能够连续输出位置绕组(原边)R1．R2和两套输出相互正交的绕组(副边)数据，且没有转换延迟。同时它还可以抑制噪声，并提供参考s2一s4、s1．s3同在定子侧，固定在电机定子上，转子与电机和输入信号的谐波失真容限。转子同轴安装当原边的激磁绕组流过正弦电流时，副边输出绕组两端会感应出同频率的电势，电势的大小

7、与定转子(2)系统故障检测。故障检测电路可以检测旋变的信号丢失、超范围输入信号、输入信号失配或位置跟踪丢失。间的相对电角度有关。由于二相定子绕组位置垂直，使得二相定子绕组感应电动势相差90~。(3)输入信号范围。正弦和余弦输入端支持3．15Vp-p士27％的差分输入电压。作者简介：王辰欣，男，江西宜春人，硕士研究生，研究方向：电动汽车电机控制器开发，DSP控制器硬件开发。基金项目：中国博士后科学基金项目，项目编号：2011MS01130。一26—基金项目学术探讨．一一一一一一一I．20t2皋第9期}f41可编程激励频率。利用频率选择引脚(FS1和FS2引统中，因为串行通信的速度已经够用，为了

8、节省MCU的引脚)，可以轻松地将激励频率设置为10kHz、12kHz、15kI-Iz脚资源，将引脚6(SOE)拉低接地，采用了串行通信。在串行或20kHz。通信SPI模块中，引脚2(RD)和引脚3(cs)对应边缘触发的f513种格式位置数据。通过12位并行端El或3线串行逻辑输入和片选，引脚8(SCLK)用于时钟控制，引脚7(S0)接口可以访问12位绝对角位置数据。增量式编码器仿真采用于数据传输，引脚5(RD