【正文】 來國外廠家推出智能功率模塊 (IPM)，并為許多用戶接受。門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO)和大功率晶體管 (GTR)階段 。 圖 42 伺服系統(tǒng)速度和轉(zhuǎn)子位置測量外部接線 系統(tǒng)主回路 交流伺服控制的主電路主要是由電力半導(dǎo)體器件組成，在交流伺服控制器的主回路中，電力半導(dǎo)體器件以開關(guān)方式工作。 C1變化頻率是 C2的一倍，是 C2, C4的四倍。格雷碼信號 C1,C2,C4,C8分別接到 DSP的 4個通用 IO端口 IOPAO, IOPA1, IOPA2, IOPA3。隔離放大環(huán)節(jié)對光PC機 數(shù)據(jù) 觀測 起?？刂? 保護信號 D/A PWM SCI 死區(qū) A/D PD PINT DSP I/O 總線 核心 CAP 數(shù)據(jù) I/0 XINT QEP 增量式碼盤 絕對式碼盤 偏置電路 光電隔離 電流傳感器 逆變器 17 電脈沖信號進行整形放大。用于位置和速度測量的 DSP外部接線如圖 42,圖中 PCA, PCB是從混合碼盤上引出的增量式光電脈沖信號，兩路信號相位相差 90度。由于該模塊只允許 05V的模擬輸入信號，因此需要對霍爾元件的檢測量進行 放大和電平遷移。兩個 A/D模塊可同時進行轉(zhuǎn)換，保證了被采集量的同相位。 16 (7)中斷資源豐富， 提供了三種 8級可屏蔽中斷，外部中斷為邊沿中斷?？稍趩沃芷趦?nèi)完成 16X 16位乘法運算和后續(xù)的加、減操作。 SPI外圍設(shè)備接口模塊。基于鎖相環(huán) (PLL)的時鐘模塊使外部只要具有 232MHz .晶體振蕩器即可產(chǎn)生所需的 CPU時鐘。雙通道共 32路 A/D轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換精度為 12位，轉(zhuǎn)換時間可編程設(shè)置，最短為 S? 。正交脈沖編碼電路可用于速度和位置檢測。 3個 16位通用定時器，可工作于 6種模式。 544 x 16位片內(nèi)數(shù)據(jù)編程尋址 RAM. 16K字片內(nèi)可編程 ROM或閃速存儲器，最大可尋址空間為 224K字。 TMS320F2812A的主要技術(shù)特性如下 : (1)以 T320C2XLP為內(nèi)核，配合哈佛結(jié)構(gòu)和四級流水線作業(yè)設(shè)計，指令執(zhí)行速度很快。 TMS320X2812是美國 TI公司推出的高性能 16位數(shù)字信號處理器。此類專用芯片具有很強的實時運算能力，并集成了電機控制的外圍設(shè)備，使設(shè)計者只需外加較少的硬件設(shè)備即可實現(xiàn)電機控制系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)性能的同時降低系統(tǒng)費用，大大提高了性價比。這一高度集成化的器件代表了傳統(tǒng)微處理器及通用 DSP處理器方案的重大突破，使電機驅(qū)動及調(diào)速控制更為簡單易行。隨著 DSP技術(shù)的發(fā)展和控制要求的提高，越來越多的工業(yè)控制產(chǎn)品采用 DSP芯片。硬件部分主要包括 :DSP最小系統(tǒng)、人機接口、整流逆變裝置、電流檢測和電平變換、光電碼盤信 號采集、系統(tǒng)保護等。系統(tǒng)軟件主要功能有 :轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、矢量變換、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子位置估算、電壓空間矢量控制、與上位機通訊等。 基于 DSP的交流 PMSM伺服系統(tǒng) 以 TMS320F2812A為控制核心，以智能控制模塊 (IPM)為功率變換裝置，設(shè)計了一套完整的基于 DSP的 PMSM全數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。最后確定 PWM的脈寬系數(shù)，進而輸出六路信號至功放級。 (4)接受模擬量的實際的三相電流，并將其作數(shù)字化處理，然后作三相／兩相變換。 (2)根據(jù)光學(xué)編碼器輸人的信號 A、 B、 U、 V、 W粗略確定和精確確定轉(zhuǎn)子磁極軸線相對于 A相繞組軸線的轉(zhuǎn)角。事件管理器還提供了三個 功能強大的 l6位定時器 GP TIMERx(x=l，2， 3)，三者可以互相獨立，也可級聯(lián)使用，可以多種方式產(chǎn)生 l2路 PWM信號。 DSP在電機控制中的應(yīng)用 TMS320F2812A是典型的集成 DSP電機控制器，已廣泛運用于三相交流感應(yīng)電機、永磁同步電動機、無刷直流電動機等全數(shù)矢量控制的系統(tǒng)中，都可獲得較為理想的控制效果。外設(shè)有 A／ D轉(zhuǎn)換大容 量存儲器， l6位和 32位的定時器比較單元、捕獲單元、 PWM波形發(fā)生器、高速異同步串行口和獨立可編程復(fù)用 I／ O等組成，其中通過三個通用定時器和九個比較器的結(jié)合產(chǎn)生多達(dá) l2路的 PWM輸出結(jié)合靈活的波形發(fā)生邏輯和死區(qū)發(fā)生單元能生成對數(shù)據(jù) RAM 544 字 程序 ROM/FLASH 16K 字 程序 /數(shù)據(jù) /I/O 總線 外 設(shè) 總 線 3 個定時器 9 個比較單元 12 個 PWM 輸出 死區(qū)控制器件 4 個輸入捕獲 正交編碼脈沖控制 7 個 8 位 I/O 口 看門狗定時器 SPI 串口 SCI 串口 A/D 轉(zhuǎn)換器 8 路 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 8 路 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 16 位寄存器 16 位桶式 左移移位 16*6 乘法器 器 32 位寄存器 左移移位器 32 位 ALU 32 位累加器 左移移位器 3 個輔助寄存器 8 層硬件堆棧 重復(fù)計數(shù)器 2 個狀態(tài)寄存器 事件管理器 12 稱、不對稱以及帶有死區(qū)時間的空間矢量 PWM波形 DSP芯片中集成的這些功能大大簡化了整個控制系統(tǒng)。在實際工程應(yīng)用中， DSP的高速能力還可以消除噪聲污染和不精確的輸入及反饋信號數(shù)據(jù)，對要求速度較快的 PWM控制算如空間矢量算法。在自適應(yīng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)參數(shù)和狀態(tài)變量通過狀態(tài)觀測器的計算可采用 DSP有效地實現(xiàn)。利用 DSP的高速計算能力可以增加采樣速度和完成復(fù)雜的信號處理和控制算法， Kalman濾波、自適應(yīng)控制矢量控制 、狀態(tài)觀測器等復(fù)雜算法利用 DSP芯片可以方便地實現(xiàn)。 DSP一般具有如下一些特點 ： (1)在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； (2)程序和數(shù) 據(jù)空間分離，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)； (3)片內(nèi)具有快速 RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問； (4)具有低開銷或大開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； (5)具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器，可以并行執(zhí)行多個操作；支持流水線操作，使取值、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 10 3 DSP 在電 機控制中的應(yīng)用 DSP芯片的基本特征 數(shù)字信號處理器 (Digital Signal Prcessor)，是一種特別適合于進行數(shù)字信號處理運算的微處理器。利用電樞反應(yīng)弱磁的方法需要較大的定子電流直軸分量，作為短期運行，這種方法可以接受，但長期弱磁運行必須采用特殊的弱磁方法。 如果需要基速以上的弱磁調(diào) 速，最簡單的方法是利用電樞反應(yīng)削弱永久勵磁，也就是控制定子電流的直軸量 0?di ，使其起到去磁作用。正向制動后，速度調(diào)節(jié)器輸出為 “十”，使三相給定電流反向，即電流合成矢量由原來的超前 d軸 90度變?yōu)闇?90度，轉(zhuǎn)矩方向反向成為制動轉(zhuǎn) 9 矩，電動機處于制動狀態(tài)。 制動可以采用再生發(fā)電制動。變頻環(huán)節(jié)可采用電壓源型 SPWM變頻器，也可采用電流滯環(huán)跟蹤控制型的 PWM變頻器 。它們在永磁同步電動機中生成的合成電流矢量與轉(zhuǎn)子 d軸垂直且超前。 0?di 控制策略下伺服系統(tǒng)工作原理 由上面的分析可知 ，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制，當(dāng) 0?di 時電磁轉(zhuǎn)矩和電流幅值成正比，因此速度調(diào)節(jié)器的輸出實際為定子電流幅值的給定值。同時，定子電壓矢量和電流矢量的夾角也會增加，由于電樞反應(yīng)電抗壓降大，造成功率因數(shù)降低。但當(dāng)負(fù)載加大時，定子電流增大，由于電樞反應(yīng)的影響，造成氣隙磁鏈和定子反電動勢都加大，迫使定子電壓升高。此方法的不足在于功率因數(shù)隨著輸出力矩的增大下降較快。力矩電流比最大控制使電機輸出力矩滿足的條件情況下定子電流最小，減小了電機損耗，有利于逆變器開關(guān)器件工作，同時降低了成本。 恒磁鏈控制方法與 0?di 控制方法比較，可以獲得較高的功率因數(shù)，并且在d 軸 q 軸 a? 0? 0? r?? qi ? 0?? su sRi r? a?? 8 輸出相同轉(zhuǎn)矩情況下，需要的逆變器容量比 0?di 方式小，但去磁分量大。其主要的缺點是隨著輸出力矩的增大，端電壓比較大而功率因數(shù)急劇降低，從而對逆變器容量的要求增高