Výzkum systému střídavého řízení otáček stejnosměrného motoru založeného na DSP
Střídavé jednosměrné motory přitahovaly pozornost vědců zabývajících se motorovými a pohonnými systémy od konce sedmdesátých let. Existuje mnoho forem řízení struktury motoru. V posledních letech se zahraniční vědci zaměřili na kolísání točivého momentu stejnosměrných motorů a jejich kontrolní problémy. Digitální řídicí obvod s mikropočítačem s jediným čipem jako jádro má silnou schopnost řízení rychlosti, ale dokáže realizovat pouze digitální řízení vnějšího kroužku systému a DSP může realizovat plné digitální ovládání.
Řada TMS320C28x je nejnovější 32bitový DSP čip TI, který má schopnost digitálního zpracování signálu, výkonnou funkci správy času a vestavěnou řídící funkci, zvláště vhodný pro měření a řízení rozsáhlého zpracování dat [1].
V řídícím systému pro řízení otáček stejnosměrných strojů, aby bylo možné debuggeru znát běžné informace systému v reálném čase, je nutné shromažďovat informace v reálném čase, jako je rychlost motoru a proud armatury, a provádět analýzu a zpracování dat [2]. Řídící proces je komplikovaný a řídící algoritmus má velké množství výpočtů. Systém proto vybírá jako řídící jádro DSP čip TMS320F2812 se silnou schopností zpracování dat a poté kombinuje řídicí integrovaný čip MC33035 pro návrh a výrobu bezkartáčového regulátoru DC motoru.
1 struktury systému
Tento systém je určen pro vysokorychlostní stejnosměrný motor bez střídavého proudu. Horní mez otáček motoru není v zásadě omezený. Maximální rychlost motoru použitá při experimentu je 50 000 ot / min a výkon motoru je 5 kW.
Komunikační a JOG (ruční) režimy jsou navrženy pro uživatelsky příjemný provoz během návrhu systému. Režim komunikace umožňuje uživateli pohodlně ovládat motor před počítačem, nastavit maximální rychlost a zrychlení motoru a zobrazit aktuální aktuální rychlost motoru. Pokud není počítač k dispozici, může uživatel také provádět klávesnici na motoru prostřednictvím režimu JOG. Používá se k nastavení rychlosti motoru.
Fond financování: Národní nadace pro přírodní vědy Číny (70271001)
Bezkartáčový stejnosměrný motor navržený a řízený systémem využívá prvek Hall jako mechanismus zpětné vazby polohy pro získání informací o poloze a otáček z zpětnovazebního impulzního signálu. Řídící jádro DSP koriguje řídící rychlost podle skutečné shromážděné rychlosti a realizuje řízení uzavřené smyčky otáček motoru v systému. Navíc systém získává aktuální informace z pohonného zařízení IGBT motoru. Spojením těchto tří informací funguje celý systém řízení otáček motoru bezpečně, stabilně a spolehlivě.
2 návrh hardwaru systému
Spojení signálních čar mezi jednotlivými částmi je odděleno optočlenem a oba konce optočlenu jsou připojeny, jak je znázorněno na obr. Zde se používá optočlen TLP521, který má izolační napětí 2500V. V tomto systému je maximální napětí pohonné části 300V a 2500V může zajistit absolutní bezpečnost systému. Na obr. 3 je optočlen připojen v kladné logice, tj. Vstup 1 a výstup je také 1. Kromě TLP521 se při připojení komunikační linky používá několik vysokorychlostních optočlenů 6N127.
2.1 Kontrolní část
Jádrová část řídicí části je TMS320F2812. Používá se při výrobě desky ICETTEK-2812-B (vývojová deska DSP s číslem 2812). Kromě DSP je také čip pro správu napájení, který převádí externí 5V na 3.3V. poháněno.
Model 2812 shromažďuje signál z otáček, proudové zpětné vazby a polohové zpětné hlášení z motoru. DSP kombinuje tyto tři signály pro výstup externího řídícího signálu. Nadproudový signál přiváděný zpět z hnací části je signál 0, 1. DSP vždy monitoruje tento signál, když pracuje. Jakmile je monitorován, znamená to, že motor je přetížený a okamžitě vydá signál, aby zastavil otáčení motoru, aby nedošlo k poškození motoru. A guvernér.
Výstupní signál řízení otáček DSP je digitální veličina. Toto digitální množství se přeměňuje na napěťové množství D / A na MC33035 pro regulaci otáček. Systém používá 12bitový sériový D / A (TLV5616), po němž následuje první stupeň zesílení (LM358), takže výstupní napětí může být zesíleno podle požadavků různých motorů.
Komunikace mezi TMS320F2812 a PC se provádí přes sběrnici 485. V průmyslovém řízení je sběrnice 485 velmi běžná, přenosová vzdálenost je dlouhá a výkon je stabilní, takže systém vybírá sběrnici 485 pro přenos.
2.2 část pohonu
Řídicí jádro řidiče je MC33035 a hnací zařízení jsou IR2183 a IRGP50B60PD1. Jako řídící jádro hnací části MC33035 rozlišuje polohu rotoru motoru podle polohy signálu napájeného motorem Hall, který řídí spínání IGBT.
Přestože IGBT má vynikající charakteristiky stavu, stále není snadné okamžitě vypnout IGBT. Během ladění bylo zjištěno, že když byla IGBT vypnutá, trochu roztržení by způsobilo zahřátí nebo dokonce vyhoření motoru. To vyžaduje odpovídající opatření v konstrukci obvodu, jako je odpor připojený v výstupní svorce IR2183 a IGBT spojení; při rozvržení desky plošných spojů by měla být věnována větší pozornost a rozložení by mělo být symetrické.
Otáčky motoru se nastavují pomocí ovládacího čepu 11-kolíku MC33035 (neinvertující vstup zesilovače signálu). Podle tohoto napětí je interně generován signál modulace šířky impulsu (PWM), který řídí tři výstupy na dolním bočním pohonu. Rychlost motoru se nastavuje změnou šířky výstupního impulsu tak, aby se změnila délka doby zapnutí IGBT.
2.3 část displeje
Hlavní řídicí komponentou zobrazovací části je AT89C51 a příkaz se přenáší mezi zobrazovací částí a pohonnou částí přes sériový port AT89C51 a 2812 (tedy komunikací). 5V výkon potřebný pro současnou zobrazovací část je poskytován řídicí sekcí.
Zde je rychlost shromažďována počítáním konce AT89C51, aby se sbíral pulsní signál Hallova výstupu. Tento signál je převeden na frekvenci a odeslán na sedm segmentový digitální trubkový displej. Zde AT89C51 funguje jako měřič kmitočtu.
