isg永磁同步電機數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計
查競舟，全力，尉軍軍，胡海斌，逢棟
（江蘇大學(xué)，江蘇鎮(zhèn)江212013）
摘要：首先簡單介紹了isc系統(tǒng)原理，然后介紹了以twis320f2812dsp為核心控制器和智能功率模塊的硬件系統(tǒng)，同時給了主程序和相關(guān)子程序流程同。最后，在理論研究的基礎(chǔ)上完成了車用永磁同步電機起動實驗臺的設(shè)計和調(diào)試，對樣機做r起動實驗并驗證了實驗結(jié)果與仿真結(jié)果的一致陸。
關(guān)鍵詞；tms320f2812dsp;智能功率模塊；永碰同步電機
中圖分類號：tm341 文獻標(biāo)識碼：a 文章編號：1004-7018(2010) 07-0054-03
o引言
近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動機得到迅速的推廣應(yīng)用。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空相汽車上的起動／發(fā)電一體化系統(tǒng)中。本文介紹了isc系統(tǒng)的原理，然后采用tms320f2,812dsp作為核心處理器的控制器和智能功率模塊rl來設(shè)計永磁同步電機的數(shù)字控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，并且具有優(yōu)良的運算控制性能。同時由于dsp高速運算功能，使得該系統(tǒng)更加趨于智能化和多功能化。
1 isg原理
汽車上采用的起動機和發(fā)電機是兩個重要的分離電器裝置，它們在各自的位器上分別承擔(dān)起動和發(fā)電的任務(wù)。而起動／發(fā)電一體化是一種將起動和發(fā)電功能基于一體的電機，起動／發(fā)電一體化系統(tǒng)主其他電器組成。電機是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。起動和發(fā)電機功能就是通過它來實現(xiàn)的。其原理就是讓發(fā)電機兼作起動電機用，從能量的轉(zhuǎn)換角度來看，電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，就是電動機運行，在起動和低速運行時，發(fā)動機工作效率很低，此時需要借助電動機來輔助驅(qū)動，這樣可以降低油耗，減少二氧化碳的排放量，當(dāng)汽車達到某一速度后，電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，就是發(fā)電機運行。發(fā)動機怠速或汽車剎車時回收制動機械能，電機作力發(fā)電狀態(tài)向蓄電池充電；當(dāng)汽車加速或過載時，電動機與發(fā)動機協(xié)調(diào)工作，補充發(fā)動機動力的不足。任何一臺電機都可以在這兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，即電機的可逆性原理。
本文給出了一種isg永磁同步電機的數(shù)字控制系統(tǒng)：目前針對該系統(tǒng)可供選擇的電機主要有永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機、無刷直流電機等等：
2數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件平臺的控制板是以tms320f2812芯片為核心，實現(xiàn)永磁電機控制系統(tǒng)的開環(huán)、半閉環(huán)和全閉環(huán)的高精度控制。系統(tǒng)硬件主要包括永磁同步電機、主回路、系統(tǒng)控制回路。如圖1所示。
由圖1可知，主回路部分主要包括整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、逆變器。系統(tǒng)控制回路包括dsp、驅(qū)動電路、檢測電路、保護電路等。
tm5320f2812通過電流檢測單元獲得所需要的電流信號，從位置檢測器獲得所需要的轉(zhuǎn)子位置信號，再通過與上位機通信獲得給定的位置、轉(zhuǎn)速和運行方式，經(jīng)過一系列的變換比較和運算，獲得所需 的pwm信號，pwm信號經(jīng)過光耦隔離后，由ipm模塊控制pmsm。
2 1電流檢測單元
電流采樣時采用萊姆公司的lts6 -np電流傳感器。信號處理電路由信號的放大和電壓偏置電路組成。因為該系統(tǒng)dsp中a/d模塊的參考電壓設(shè)定為0~3.3 v，而采樣信號為近似正弦的交流信號，故需把采樣信號變換到-1.6 v—+1.6 v之間，然后再偏置到o～3.3 v之間。tms320f2812的l2位模數(shù)轉(zhuǎn)換帶內(nèi)置的采樣保持器，2個8通道的輸人多路轉(zhuǎn)換器。由于采樣系統(tǒng)的輸出的范圍是o~33v，adc模擬輸入?yún)⒖茧妷旱牡碗妷狠斎攵私拥兀唠妷狠斎攵私?,3 v，轉(zhuǎn)換分辨率為3.3/1 024 v。
2.2位置與速度檢測電路
該系統(tǒng)電動機轉(zhuǎn)子速度的檢測電路采用增量式光電碼盤檢測器，其輸出可以用來檢測轉(zhuǎn)子的速度。光電碼盤檢測器精度高，輸出信號比較平滑，不需濾波，幅值也不受電動機轉(zhuǎn)速的影響。當(dāng)電動機運轉(zhuǎn)時，光電碼盤隨之同軸旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出a、b兩組脈沖和一組同步脈沖c信號。a、b兩組脈沖信號的頻率相同，頻率的快慢和電動機轉(zhuǎn)速成正比：可以根據(jù)兩脈沖的前沿到達時刻不同，用來判斷電動機的正反轉(zhuǎn)方向。若電動機正轉(zhuǎn) |
