Penyelidikan Sistem Kawalan Kelajuan Motor Brushless Berdasarkan DSP
Motor DC Brushless telah menarik perhatian para ulama yang terlibat dalam sistem motor dan pemacu sejak akhir 1970-an. Terdapat banyak bentuk struktur kawalan memandu motor. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, cendekiawan asing telah memberi tumpuan kepada perubahan motor tork DC dan masalah kawalan mereka. Litar kawalan digital dengan mikrokomputer cip tunggal sebagai teras mempunyai keupayaan kawalan kelajuan yang kuat, tetapi hanya dapat merealisasikan kawalan luar dering digital sistem, dan DSP dapat merealisasikan kawalan digital penuh.
Siri TMS320C28x adalah cip DSP titik tetap 32-bit terkini TI, yang mempunyai keupayaan pemprosesan isyarat digital, keupayaan pengurusan masa yang kuat dan fungsi kawalan tertanam, terutamanya sesuai untuk pengukuran dan kawalan pemprosesan data berskala besar [1].
Dalam sistem kawalan laju mesin tanpa brushless, untuk membolehkan debugger mengetahui maklumat berjalan sistem dalam masa nyata, adalah perlu untuk mengumpul maklumat seperti kelajuan motor dan arus derajat dalam masa nyata, dan melakukan analisis data dan pemprosesan [2]. Proses kawalan adalah rumit, dan algoritma kawalan mempunyai banyak pengiraan. Oleh itu, sistem memilih cip DMS TMS320F2812 dengan keupayaan pemprosesan data yang kuat sebagai teras kawalan, dan kemudian menggabungkan cip bersepadu kawalan MC33035 khusus untuk mereka bentuk dan mengeluarkan gerbang motor brushless DC.
1 struktur sistem
Sistem ini bertujuan untuk motor DC brushless berkelajuan tinggi. Pada dasarnya, had atas kelajuan motor tidak terhad. Kelajuan motor maksimum yang digunakan dalam eksperimen ialah 50,000 rpm dan kuasa motor adalah 5kw.
Mod komunikasi dan JOG direka untuk operasi mesra pengguna semasa reka bentuk sistem. Mod komunikasi membolehkan pengguna dengan mudah mengendalikan motor di hadapan komputer, menetapkan kelajuan maksimum dan pecutan motor, dan memaparkan kelajuan sebenar semasa motor. Apabila tidak ada komputer, pengguna juga boleh melakukan operasi papan kekunci pada motor melalui mod JOG. Digunakan untuk menetapkan kelajuan motor.
Dana Pembiayaan: Yayasan Sains Asli Negara China (70271001)
Motor DC brushless yang direka dan dikawal oleh sistem menggunakan elemen Hall sebagai mekanisme maklum balas kedudukan untuk mendapatkan maklumat kedudukan dan kelajuan putaran daripada isyarat pulse feedback. DSP teras kawalan membetulkan kelajuan kawalan mengikut kelajuan sebenar yang dikumpulkan, dan menyedari kawalan gelung tertutup terhadap kelajuan motor sistem. Di samping itu, sistem memperoleh maklumat semasa dari peranti pemacu IGBT motor. Dengan menggabungkan tiga maklumat ini, keseluruhan sistem kawalan laju motor berfungsi dengan selamat, stabil dan boleh dipercayai.
2 reka bentuk perkakasan sistem
Sambungan garisan isyarat antara bahagian dipisahkan oleh optocoupler, dan kedua-dua hujung optocoupler disambungkan seperti ditunjukkan dalam FIG. Optocoupler yang digunakan di sini adalah TLP521, yang mempunyai voltan pengasingan 2500V. Dalam sistem ini, voltan maksimum bahagian memandu adalah 300V, dan 2500V dapat memastikan keselamatan mutlak sistem. Dalam Rajah 3, optocoupler disambungkan dalam logik positif, iaitu input 1, dan outputnya juga 1. Sebagai tambahan kepada TLP521, beberapa optocouplers berkelajuan tinggi 6N127 digunakan pada sambungan talian komunikasi.
2.1 Kawalan seksyen
Bahagian teras bahagian kawalan adalah TMS320F2812. Ia digunakan dalam pengeluaran papan ICETTEK-2812-B (lembaga pembangunan DSP dengan 2812). Sebagai tambahan kepada DSP, terdapat juga cip pengurusan kuasa yang menukarkan 5V luar hingga 3.3V. dikuasai oleh.
2812 mengumpul kelajuan, isyarat maklum balas semasa dan kedudukan isyarat maklum balas dari motor. DSP menggabungkan tiga isyarat ini untuk mengeluarkan isyarat kawalan luaran. Isyarat berulang yang diberi makan dari bahagian memandu ialah isyarat 0, 1. DSP sentiasa memantau isyarat ini apabila ia berfungsi. Sebaik sahaja ia dipantau, ia bermakna motor itu terlalu beban, dan segera memberikan isyarat untuk menghentikan motor dari berputar, supaya tidak merosakkan motor. Dan gabenor.
Output isyarat kawalan kelajuan oleh DSP adalah kuantiti digital. Kuantiti digital ini ditukar menjadi kuantiti voltan oleh D / A kepada MC33035 untuk peraturan kelajuan. Sistem ini menggunakan 12-bit serial D / A (TLV5616), diikuti dengan penguatan peringkat pertama (LM358), supaya voltan keluaran dapat dikuatkan mengikut keperluan motor yang berbeza.
Komunikasi antara TMS320F2812 dan PC dilakukan melalui bas 485. Dalam kawalan perindustrian, aplikasi bas 485 sangat umum, jarak penghantaran panjang dan prestasi stabil, jadi sistem memilih 485 bas untuk penghantaran.
2.2 pemacu bahagian
Inti kawalan bahagian pemandu MC33035, dan peranti pemacu adalah IR2183 dan IRGP50B60PD1. Sebagai teras kawalan bahagian memandu, MC33035 membezakan kedudukan pemutar motor mengikut isyarat kedudukan yang diberi makan oleh Dewan motor untuk mengawal pemancaran IGBT.
Walaupun IGBT mempunyai ciri-ciri negara yang unggul, masih tidak mudah untuk mematikan IGBT dengan serta-merta. Semasa penyahpepijatan, didapati sedikit burr apabila IGBT dimatikan akan menyebabkan motor menjadi panas atau terbakar. Ini memerlukan langkah-langkah yang sepadan dalam reka bentuk litar, seperti perintang yang disambungkan pada terminal keluaran IR2183 dan sambungan IGBT; perhatian yang lebih berhati-hati harus dibayar apabila susunatur PCB diarahkan, dan susun aturnya harus bersimetris.
Kelajuan motor diselaraskan oleh pin kawalan MC33035 11-pin (input isyarat penguat isyarat bukan pengaliran) menerima bahagian kawalan. Mengikut voltan ini, isyarat modulasi lebar nadi (PWM) dihasilkan secara dalaman untuk mengawal tiga output pemacu sampingan bawah. Kelajuan motor diselaraskan dengan menukar lebar nadi output untuk menukar panjang IGBT pada masa.
2.3 bahagian paparan
Komponen kawalan utama bahagian paparan adalah AT89C51, dan perintah itu dihantar antara bahagian paparan dan bahagian pemacu melalui port serial AT89C51 dan 2812 (iaitu melalui komunikasi). Kuasa 5V yang diperlukan untuk bahagian paparan serentak disediakan oleh bahagian kawalan.
Di sini, kelajuan dikumpulkan oleh penghitungan AT89C51 untuk mengumpul isyarat denyut output Dewan. Isyarat ini ditukar kepada kekerapan dan dihantar ke paparan digital tiang tujuh segmen. Di sini, fungsi AT89C51 sebagai meter kekerapan.
