Дослідження безконтактної системи контролю швидкості двигуна постійного струму на основі DSP
Безщіточні двигуни постійного струму привернули увагу науковців, що займаються двигунами та приводами з кінця 1970-х років. Існує багато форм керування рухом приводу. Останніми роками зарубіжні вчені зосередилися на флуктуації крутного моменту двигунів постійного струму та їх контрольні проблеми. Цифровий контур управління з одночиповим мікрокомп'ютером як ядро має сильну здатність контролю швидкості, але може реалізувати тільки зовнішнє кільцеве цифрове керування системою, а DSP може реалізувати повний цифровий контроль.
Серія TMS320C28x - це остання 32-бітна мікросхема з фіксованою точкою TI, яка має можливість обробки цифрового сигналу, потужний механізм керування часом і вбудовану функцію управління, особливо придатну для вимірювання та контролю великомасштабної обробки даних [1].
У системі керування швидкістю безколекторної машини безперервної дії для того, щоб дозволити відладчику дізнатися про поточну інформацію системи в реальному часі, необхідно зібрати інформацію, таку як швидкість двигуна і струм якоря в реальному часі, і виконати аналіз і обробку даних [2]. Процес управління складний, і алгоритм управління має великий обсяг розрахунку. Таким чином, система вибирає мікросхему DSP TMS320F2812 з потужною можливістю обробки даних в якості контрольного ядра, а потім об'єднує вбудований мікросхему спеціального управління MC33035 для проектування і виробництва безщіткового регулятора постійного струму.
1 Структура системи
Ця система спрямована на високошвидкісний безщіточний двигун постійного струму. В принципі, верхня межа швидкості двигуна не обмежується. Максимальна швидкість двигуна, що використовується в експерименті, становить 50000 об / хв, а потужність двигуна - 5 кВт.
Режими зв'язку та JOG (ручний) призначені для зручної роботи під час проектування системи. Режим зв'язку дозволяє користувачеві зручно управляти двигуном перед комп'ютером, встановлювати максимальну швидкість і прискорення двигуна, а також відображати поточну фактичну швидкість двигуна. Коли немає комп'ютера, користувач може також виконувати роботу клавіатури на двигуні через режим JOG. Використовується для встановлення швидкості двигуна.
Фонд фінансування: Національний природничий фонд Китаю (70271001)
Безщітковий двигун постійного струму, розроблений і керований системою, використовує елемент Холла як механізм зворотного положення для отримання інформації про положення і частоти обертання від імпульсного сигналу зворотного зв'язку. Керуюча серцевина DSP коригує швидкість управління відповідно до фактично зібраної швидкості і реалізує замкнутий контроль швидкості двигуна системи. Крім того, система отримує поточну інформацію від приводного пристрою IGBT двигуна. Об'єднуючи ці три відомості, вся система контролю швидкості двигуна працює безпечно, стабільно і надійно.
2 Система апаратного проектування
З'єднання сигнальних ліній між частинами відокремлюється оптроном, і два кінці оптрона з'єднані, як показано на фіг. Використовуваний тут оптрон TLP521 має напругу ізоляції 2500В. У цій системі максимальна напруга частини приводу становить 300В, а 2500В може забезпечити абсолютну безпеку системи. На рис. 3 оптрон з'єднаний в позитивну логіку, тобто вхід 1, і вихід також 1. Крім TLP521, кілька високошвидкісних оптрон 6N127 використовуються при з'єднанні лінії зв'язку.
2.1 Секція керування
Основною частиною контрольної частини є TMS320F2812. Він використовується у виробництві плати ICETTEK-2812-B (плата розробки DSP з 2812). На додаток до DSP, існує також мікросхема управління живленням, яка перетворює зовнішній 5V в 3.3V. працює на.
2812 збирає швидкість, сигнал зворотного зв'язку і сигнал зворотного зв'язку по положенню від двигуна. DSP об'єднує ці три сигнали для виведення зовнішнього керуючого сигналу. Сигнал перевантаження, що подається назад від приводної частини, є сигналом 0, 1. DSP завжди контролює цей сигнал, коли він працює. Як тільки він контролюється, це означає, що двигун перевантажений, і негайно дає сигнал, щоб зупинити двигун від обертання, щоб не пошкодити двигун. І губернатор.
Сигнал керування швидкістю, що надходить DSP, є цифровою величиною. Ця цифрова величина перетворюється на величину напруги за допомогою D / A до MC33035 для регулювання швидкості. Система використовує 12-розрядний послідовний D / A (TLV5616), за яким слідує перший етап посилення (LM358), так що вихідна напруга може бути посилена відповідно до вимог різних двигунів.
Зв'язок між TMS320F2812 і ПК здійснюється за допомогою шини 485. У промисловому управлінні, додаток шини 485 дуже поширений, відстань передачі довга і продуктивність стабільна, тому система вибирає шину 485 для передачі.
2.2
Керуючим ядром драйвера є MC33035, а приводними пристроями є IR2183 і IRGP50B60PD1. В якості керуючої серцевини ведучої частини, MC33035 розрізняє положення ротора двигуна відповідно до положення сигналу, що подається назад двигуном Hall для управління перемиканням IGBT.
Незважаючи на те, що IGBT має кращі характеристики стану, все ще неможливо миттєво вимкнути IGBT. Під час налагодження було виявлено, що при вимкненні IGBT трохи затьмарення призведе до нагрівання двигуна або навіть до випалу. Це вимагає відповідних заходів в схемотехніці, таких як резистор, підключений до вихідного терміналу IR2183 і IGBT-з'єднання; Більш пильну увагу слід приділяти при маршрутизації компонування друкованої плати, а макет повинен бути симетричним.
Швидкість двигуна регулюється керуючим штирем 11-контактного (неінвертуючим входом сигналу підсилювача сигналу помилки) MC33035. Відповідно до цієї напруги, сигнал внутрішньочастотної генерації імпульсної модуляції (ШІМ) генерується для управління трьома виходами нижнього бічного приводу. Швидкість двигуна регулюється шляхом зміни ширини вихідного імпульсу для зміни довжини IGBT часу.
2.3 Частина дисплея
Основним компонентом управління частиною дисплея є AT89C51, і команда передається між частиною дисплея і частиною накопичувача через послідовний порт AT89C51 і 2812 (тобто за допомогою зв'язку). Потужність 5В, необхідна для одночасного відображення, забезпечується секцією керування.
Тут швидкість збирається підрахунком кінця AT89C51 для збору імпульсного сигналу виходу Холла. Цей сигнал перетворюється в частоту і надсилається на семисегментний цифровий дисплей трубки. Тут AT89C51 функціонує як частотомір.
