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以单一DSP控制多重三相逆变器

来源:DESIGN NEWS China?? 2006年09月18日 ?? 收藏0

????? 多数新型电机控制方案均利用数字信号处理器(DSP)为电机的矢量控制提供所需的计算能力。由于矢量控制需要相当强大的处理能力和外围资源,因而迄今为止的设计经验仍主张每台逆变器和电机都拥有专门隶属于自己的DSP控制器。最近,DSP的处理能力和外围资源已提升到足以轻松控制两台电机的程度,甚至还有潜力处理更多电机。采用单一DSP控制器控制两套三相逆变器的初步实践已经表明此举可行,样板中包括实现双永磁同步电机(PMSM)驱动的完整系统及DSP接口。
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?????????????????????????????? 使用单一DSP控制两台永磁同步电机的硬件实验装置


?????? 使用单一DSP控制两台永磁同步电机(P

MSM)的硬件实验装置包括两台电机,两块逆变板以及一块单一的D S P 开发板(TMS320F280eZdsp)。


????? 由标量控制升级到矢量控制可以显著提高电机运行效率,并允许采用更小、更便宜的电机,从而有利于节能。矢量控制能够生成适当的磁场矢量,控制电机的转矩和速度,不过,也需要相当强大的处理能力,以实现为每台电机生成正确脉宽调制(PWM)输出所需的控制算法。当前,在典型电机的控制应用中,每台逆变器需要20到25 MIPS的处理能力,此外,驱动每台逆变器还需要一个单独的编码器接口模块和六路PWM输出。

??编码器接口模块

点击看原图

?????? 过去的方法

?????? 上述苛刻要求往往意味着每台电机的应用系统均需采用一个单独的DSP来控制,当应用中只包含单台电机时,问题并不突出,然而对于大多数多重电机应用而言,就显得累赘而且昂贵了。典型的多重电机应用包括工程机械、暖通空调设备(HVAC)、汽车以及其他许多应用。如今,最先进的DSP的处理能力高达100到150 MIPS,这无疑提高了以单一DSP控制多台电机的可能性。事实上,针对此类应用的DSP已经开发完成,片内具有多组编码器接口和数目众多的PWM输出。
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?????? 双驱动电机控制系统的结构图给出了来自每台电机的编码器信号输入和两套逆变器的各相驱动

?????? 硬件描述

?????? 双电机控制系统的硬件包括两台三相PMSM电机,每台电机连接着一套三相电压型PWM逆变器,全部逆变器以单一DSP控制器(Texas Instruments TMS320F2808)分别控制。片内模拟数字转换器记录各相电流和直流母线电压信息,以及来自两台逆变器的其他数据;内置于DSP控制器的编码器接口模块接收编码器反馈信息;片内与电力电子相关的外围接口为逆变器提供无缝连接,以有效简化整个系统设计。

?????? 为生成两套三相电压型逆变器所需的信号,硬件装置采用了六对PWM输出。PWM通道的逆变操作频率为20 kHz,并逐周期刷新PWM调制所需的比较值。主控平台为一块DSP开发板(TMS320F280eZdsp),正弦换相的八极三相永磁电机(Applied Motion A0100-103-3-000)采用两千线编码器,DSP的片上正交编码器脉冲(QEP)接口与每台电机的编码器相连。

?????? 软件开发

?????? 采用C代码编写的模块化软件有利于将来扩展为以中断服务程序(ISR)为核心的驱动应用软件。由后台循环构成的主程序只是简单地初始化外围设备,包括锁相环、看门狗、中断控制和事件管理器等。其余代码包括PWM中断服务程序等。各自电机系统的定时中断于每个PWM周期调用中断服务程序。


?????? 独立控制两台三相PMSM电机需要实现两套磁场控

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三相逆变器? DSP? 电机控制?

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