永磁同步电机伺服系统设计
2015-05-30刘勇求严其艳
刘勇求 严其艳
摘 要:本文对永磁同步电机进行建模与测试,使其在矢量仿真技术上能够有合理的调控空间。在仿真结果测量符合要求的情况下,通过软硬件和调试技术,使控制方案更符合实际的需要。系统的控制电路为TMS320F2812,驱动保护电路选用IR2136,软件部分利用matlab中的RTW自动生成永磁同步电机伺服系统代码,使之应用于DSP芯片中,实验证明,其代码的有效性与算法的合理性能够达到合理的控制标准。通过对上述模拟集成电路进行分析,并了解到相关的操作。
关键词:永磁同步电机;仿真;PMSM;伺服控制
1 伺服系统的硬件设计
1.1 系统电路的设计
在系统电流的设计上,主要需要采用单相整流桥。单相整流桥的使用主要是通过对交流成分的滤除,使得脉动的电流能够在合理整流的情况下,对实际的电力压进行控制与处理。为了使交流成分尽可能被滤除掉,应该添加低通滤波电路,以使电流在通过元件的时候能够被整流成稳定的电流结构。而在整流器中输出的电压是脉动的,在逆变部分产生的脉动电流同与之相关的负载电流也能使直流电压产生脉动的效果。因此在整流电路中,需要添加低通滤波电路,这样做的效果是能够有效地把脉动电流转换成稳定的电流。
1.2 驱动电路的设计
硬件电路的设计通过驱动保护电路使得整流滤波变为三相交流电,进而带动同步电机转动。通过接受DSP输出的信号PWM,来使得整个电路能够实现最大化的电路供应。在滤波电容充电的过程中,对直流母线的电流进行合理的控制。就能够有效地驱动同步电机并使的电机转动,这可以有效地稳定线路,达到对线路的保护。在这方面,其起到的作用还远远不只是对电路的电流进行整流的效果。同时也能够与霍尔电流传感器传出的两项电流信号一起,对DSP的信号起到一定的传输与保护的有效作用。
1.3 角度检测电路的设计
角度检测其主要的工作原理是通过一定的角度转换性,对电流进行合理的控制与转换,使得角度检测其发出的电流信号能够有效地对相应的电路模块提供适当的参考激磁信号。由于角度检测是本系统中模拟型号最多的线路,所以在模拟与设计上都需要仔细考虑。同样可参考的模块有很多,对幅向调节电路模块的旋转变压器设计,可以很好地改善相位不正交、幅值不相等的情形。在调节过程与线路模拟过程中,对旋转变压器的使用能够对两路信号有合理的期望,并能够满足到相关的要求。
2 伺服系统的软件设计
2.1 主程序的设计与调试
主程序主要的作用是完成系统设计存储器的初始化,并通过执行红外线遥控的命令,使得启动能够发生并控制整个程序。其具体的设计过程是在开始系统产生开始信号之前,对中断的标志进行配置,使得红外线指令发出后,能够合理地接收数据,使得启动程序与关闭程序的指令能够得到合理的操作。初始化程序之中,囊括了更多的指令,包括事件管理器初始化、A/D模块初始化、定时器初始化与给定参数转换等。这主要是为了完成系统三闭环控制以及输出PWM脉冲来完成的。同时能够有效地使得SVPWM脉冲信号得以输出,以驱动电机。
2.2 CCS2.2的设计与调试
CCS2.2是指的一个软件开发环境,其主要的作用是支持DSP领域的PC机而构建的一个软件开发环境。通过CCS2.2开发的项目工程,能够有效地生成子文件并合理的应用与设计。通过CCS2.2的设计,能够完成对整个PMSM伺服系统的主流程设计,其中对如下3个部分有重要的作用,通过对时钟单元寄存器与片内外设置系统结构的合理设置与初始化,可以合理的控制CPU时钟、高低速外设置时钟的工作方式。这里的意义在于能够对系统产生的命令与操作进项相关的处理,并用以完善目前存在的技巧。此外,作用于变量初始化的定时器,能够对程序全局变量的改变与控制,与对CPU定时器与相关定时器的设置。
3 永磁同步电机中的伺服系统
3.1 PMSM伺服系统测试
在PMSM生成信号测试的过程中,在中断生成方面,由于整个PMSM伺服系统从启动到进入稳定的状态,因此在主程序的设计与调用方面,企业能够做到对伺服系统的控制与把握,使得整个伺服系统的生成能够有合理的控制。并以可调控的范围使得生成系统得到最好的把握技巧。
3.2 信号PWN生成测试
对信号PWM进行合理的测试发现,对信号PWM进行模拟测试,能够有效地使得单片机生成PWM波形,并让数字示波器观测占空比变化、死区及相位差的测试能够被合理的操作与使用。可以发现,在CURSOR关闭的情况下,其相关的信原有差异,同时这类信号检测的步骤也可以使相关的信号能够改变的地方。在同类型的信号的使用过程中,PWM的生成测试能够较为明显的显示器生成的信号能够得到完善,同时其生成信号的空间也能够得到测试。如图1所示,为PWM波形测试图。
图1 PWM波形测试图
4 结束语
本文对系统的硬件设置、软件设计进行了较为深入的解析。对软件部分,在于对主程序与子程序的操作进行简要讲解。对永磁同步电机的设计与使用,采用合理的控制软件与设计系统,在软件方面的考虑与硬件的设计,都应该在后续工作上对工作予以完善。
参考文献
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(作者单位:广东科技学院)