DSP-en alapuló, a kefe nélküli DC motorfordulatszám-szabályozó rendszer kutatása
A kefe nélküli egyenáramú motorok felkeltették a motor- és hajtásrendszerekben részt vevő tudósok figyelmét az 1970-es évek végén. A motorhajtás vezérlőszerkezetének számos formája létezik. Az elmúlt években a külföldi tudósok az egyenáramú motorok nyomaték ingadozására és azok vezérlési problémáira összpontosítottak. A digitális vezérlőáramkör az egyetlen chipes mikrokomputerrel, mint a magnak erős sebességszabályozó képessége, de csak a rendszer külső gyűrű digitális vezérlését tudja megvalósítani, és a DSP képes a teljes digitális vezérlést megvalósítani.
A TMS320C28x sorozat a TI legújabb 32 bites fixpontú DSP chipje, amely digitális jelfeldolgozási képességgel, erőteljes időgazdálkodási képességgel és beágyazott vezérlési funkcióval rendelkezik, különösen alkalmas a nagyszabású adatfeldolgozás mérésére és vezérlésére [1].
A kefe nélküli egyenáramú gép fordulatszám-szabályozó rendszerében, annak érdekében, hogy a debugger valós időben tudhassa a rendszer futó információit, szükség van olyan információk gyűjtésére, mint a motorfordulatszám és az armatúraáram, valós időben, valamint az adatok elemzése és feldolgozása. [2]. A vezérlési folyamat bonyolult, és a vezérlési algoritmus nagy számítással rendelkezik. Ezért a rendszer az adatfeldolgozó képességgel rendelkező TMS320F2812 DSP chipet választja vezérlő magként, majd az MC33035 dedikált vezérlő integrált chipet egyesíti egy kefe nélküli egyenáramú motorvezérlő tervezésére és gyártására.
1 rendszerszerkezet
Ez a rendszer nagysebességű kefe nélküli egyenáramú motorra vonatkozik. Elvben a motor fordulatszámának felső határa nem korlátozott. A kísérletben használt maximális motorfordulatszám 50 000 fordulat / perc, és a motor teljesítménye 5 kW.
A kommunikációs és JOG (manuális) üzemmódok a felhasználóbarát működéshez tervezték a rendszertervezés során. A kommunikációs mód lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy kényelmesen működtesse a motort a számítógép előtt, beállítsa a motor maximális sebességét és gyorsulását, és megjelenítse a motor aktuális aktuális sebességét. Ha nincs számítógép, a felhasználó a motoron JOG módban is elvégezheti a billentyűzetet. A motor sebességének beállítására szolgál.
Finanszírozási Alap: Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány (70271001)
A rendszer által tervezett és vezérelt kefe nélküli egyenáramú motor a Hall elemet pozíció-visszacsatolási mechanizmusként használja a pozícióinformáció és a fordulatszám eléréséhez a visszacsatoló impulzusjelből. A DSP vezérlő mag korrigálja a vezérlősebességet a ténylegesen összegyűjtött sebességnek megfelelően, és megvalósítja a rendszer motorsebességének zárt hurkú vezérlését. Ezenkívül a rendszer aktuális információkat kap a motor IGBT meghajtóeszközéről. A három információ kombinálásával a motor teljes fordulatszám-szabályozó rendszere biztonságosan, stabilan és megbízhatóan működik.
2 rendszer hardver kialakítása
Az egyes részek közötti jelvezetékek összekapcsolása optocsatolóval van elválasztva, és az optocsatoló két vége az 1. ábrán látható módon van csatlakoztatva. Az itt használt optocsatoló a TLP521, amelynek 2500 V-os szigetelési feszültsége van. Ebben a rendszerben a meghajtó rész maximális feszültsége 300V, és 2500V biztosítja a rendszer abszolút biztonságát. A 3. ábrán az optocsatoló egy pozitív logikával van összekötve, azaz az 1. bemeneten, és a kimenet is 1. A TLP521 mellett számos nagysebességű 6N127 optocsatolót használnak a kommunikációs vonal csatlakoztatására.
2.1 Vezérlő szakasz
A vezérlőelem mag része TMS320F2812. Ezt egy ICETTEK-2812-B lemez gyártásához használják (DSP fejlesztő tábla 2812-rel). A DSP mellett van egy energiagazdálkodási chip is, amely átalakítja a külső 5V-t 3.3V-ra. táplálja.
A 2812 a motorról gyűjti a sebességet, az aktuális visszacsatoló jelet és a visszacsatoló jelet. A DSP ezeket a három jelet kombinálja a külső vezérlőjel kimenetére. A vezetõ részrõl visszacsatolt túláramjel egy 0, 1 jel. A DSP mindig figyeli ezt a jelet, amikor működik. A monitorozás után azt jelenti, hogy a motor túlterhelt, és azonnal jelet ad, hogy megakadályozza a motor forgását, hogy ne károsítsa a motort. És kormányzó.
A DSP által kiadott sebességszabályozó jel egy digitális mennyiség. Ezt a digitális mennyiséget D / A értékkel konvertálja az MC33035-re a sebességszabályozáshoz. A rendszer 12 bites soros D / A-t (TLV5616) használ, amelyet egy első fokozatú erősítés (LM358) követ, így a kimeneti feszültség a különböző motorok igényei szerint erősíthető.
A TMS320F2812 és a PC közötti kommunikáció a 485-ös buszon keresztül történik. Az ipari vezérlésnél a 485-ös busz-alkalmazás nagyon gyakori, az átviteli távolság hosszú, és a teljesítmény stabil, így a rendszer a 485-ös buszt választja átadásra.
2.2 meghajtó rész
A vezérlőelem vezérlőmagja az MC33035, és a meghajtó eszközök IR2183 és IRGP50B60PD1. Az MC33035 a hajtó rész vezérlő magjaként megkülönbözteti a motor rotor helyzetét a motorcsarnok által visszacsatolt pozíciójelnek megfelelően az IGBT kapcsolásának vezérlésére.
Jóllehet az IGBT kiváló állapot állapotban van, az IGBT-t nem lehet azonnal kikapcsolni. A hibakeresés során azt tapasztaltuk, hogy az IGBT kikapcsolásakor egy kis sorozatot okozva a motor felmelegszik vagy akár kiégne. Ehhez az áramkör tervezéséhez megfelelő intézkedésekre van szükség, mint például az IR2183 kimeneti terminálhoz csatlakoztatott ellenállás és az IGBT kapcsolat; gondosabb figyelmet kell fordítani, ha a PCB elrendezést irányítják, és az elrendezésnek szimmetrikusnak kell lennie.
A motor fordulatszámát az MC33035 11-pólusú (hibajelző erősítő nem invertáló bemenet) vezérlőcsapja vezérli. Ennek a feszültségnek megfelelően egy impulzusszélesség-moduláció (PWM) jelet állít elő, amely három alsó oldali meghajtó kimenetet vezérel. A motor fordulatszámát úgy állítják be, hogy megváltoztatja a kimeneti impulzusszélességet az IGBT idõbeli hosszának megváltoztatásához.
2.3
A kijelző rész fő vezérlő komponense AT89C51, és a parancsot a kijelző és a meghajtó rész között az AT89C51 és a 2812 soros portján (azaz kommunikáció útján) továbbítjuk. Az egyidejű megjelenítési részhez szükséges 5V-os teljesítményt a vezérlőszakasz biztosítja.
Itt a sebességet az AT89C51 számláló vége gyűjti össze, hogy összegyűjtse a Hall kimenet impulzusjelét. Ezt a jelet frekvenciává alakítják át, és elküldi a 7-szegmensű digitális csöves kijelzőre. Itt az AT89C51 frekvenciamérő.
