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    基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器(wss1)
    2012年11月13日

           摘要
        本實用新型提供了一種基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器。  它包括PWM控制單元、角度控制單元、控制模式選擇單元、邏輯與單元、功率變換器、位置檢測器、整流濾波電路和開關磁阻電動機SRD,開關磁阻電動機SRD分別連接位置檢測器、功率變換器和PWM控制單元,功率變換器連接整流濾波電路,整流濾波電路連接三頂交流電源,位置檢測器分別連接控制模式選擇單元和角度控制單元,控制模式選擇單元的輸出分別連接PWM控制單元和角度控制單元,PWM控制單元和角度控制單元的輸出經過邏輯與單元連接功率變換器。  本實用新型將低速電流PWM控制和高速的角度控制相結合,抗干擾能力強,精度高。    1、一種基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器,它包括功率變換器、整流濾波電路和開關磁阻電動機SRD,其特征在于它還包括PWM控制單元、角度控制單元、控制模式選擇單元、邏輯與單元和位置檢測器,開關磁阻電動機SRD分別連接位置檢測器、功率變換器和PWM控制單元,功率變換器連接整流濾波電路,整流濾波電路連接三項交流電源,位置檢測器分別連接控制模式選擇單元和角度控制單元,控制模式選擇單元的輸出分別連接PWM控制單元和角度控制單元,PWM控制單元和角度控制單元的輸出經過邏輯與單元連接功率變換器。
        2、根據權利要求1所述的基于可重構。DSP的開關磁阻電機驅動器,其特征在于所述的角度控制單元包括邏輯控制單元,控制模式選擇單元的輸出連接邏輯控制單元,邏輯控制單元的輸出連接邏輯與單元。
        3、根據權利要求2所述的基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器,其特征在于所述的控制模式選擇單元包括、比較環節、速度調節器ASR、高低速判別單元和控制模式選擇模塊,可變電阻器的一端連接直流電,另一端接地,中間輸出連接比較環節的正輸入,比較環節的負輸入連接位置檢測器,比較環節的輸出連接速度調節器ASR,速度調節器ASR連接控制模式選擇模塊,高低速判別單元的輸入連接位置檢測器,輸出連接控制模式選擇模塊。
        4、根據權利要求3所述的基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器,其特征在于所述的位置檢測器的輸出連接分別邏輯控制單元和微分電路,微分電路的輸出分別連接高低速判別單元和比較環節。
        5、根據權利要求4所述的基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器,其特征在于所述的PWM控制單元包括電流調節器ACR和PWM模塊,開關磁阻電動機SRD和控制模式選擇單元的輸出經過比較環節連接電流調節器ACR.,電流調節器ACR連接PWM模塊,PWM模塊的輸出連接邏輯與單元。
        6、根據權利要求5所述的基于可重構:DSP的開關磁阻電機驅動器,其特征在于所述的邏輯與單元連接放大驅動電路,放大驅動電路的輸出連接功率變換器。    基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器(一)技術領域本實用新型涉及電機驅動器技術,具體涉及一種開關磁阻電機驅動器。
        (二)背景技術目前,開關磁阻電機系統的主電路大多采用不對稱半橋結構。結合圖1,當主功率元件VTl和VT2導通時,繞組所加電壓為+Ud,關斷其中一只主功率元件(如VTl或者VT2)續流時,繞組所加電壓為零;當主功率元件VTl和VT2同時關斷時,繞組電流通過VDl和VD2續流,繞組電壓.Ud,它可以方便實現各種開關磁阻電動機的各種控制策略,是開關磁阻電動機控制系統中應用最多的一種主電路結構。但在實現控制時往往會出現很多問題,系統的抗干擾的能力差,精度低,控制不靈活。
        (三)發明內容本實用新型的目的在于提供一種將低速電流PWM控制和高速的角度控制相結合的,抗干擾能力強,精度高的基于可重構DSP的開關磁阻電機驅動器。
        本實用新型的目的是這樣實現的:它包括PWM控制單元、角度控制單元、控制模式選擇單元、邏輯與單元、功率變換器、位置檢測器、整流濾波電路和開關磁阻電動機SRD,開關磁阻電動機SRD分別連接位置檢測器、功率變換器和PWM控制單元,功率變換器連接整流濾波電路,整流濾波電路連接三項交流電源,位置檢測器分別連接控制模式選擇單元和角度控制單元,控制模式選擇單元的輸出分別連接PWM控制單元和角度控制單元,PWM控制單元和角度控制單元的輸出經過邏輯與單元連接功率變換器。
        本實用新型還有這樣一些技術特征:
        1、所述的角度控制單元包括邏輯控制單元,控制模式選擇單元的輸出連接邏輯控制單元,邏輯控制單元的輸出連接邏輯與單元;2、所述的控制模式選擇單元包括、比較環節、速度調節器.ASR。、高低速判別單元和控制模式選擇模塊,可變電阻器的一端連接直流電,另一端接地,中間輸出連接比較環節的正輸入,比較環節的負輸入連接位置檢測器,比較環節的輸出連接速度調節器ASR,速度調節器ASR.連接控制模式選擇模塊,高低速判別單元的輸入連接位置檢測器,輸出連接控制模式選擇模塊;3、所述的位置檢測器的輸出連接分別邏輯控制單元和微分電路,微分電路的輸出分別連接高低速判別單元和比較環節;4、所述的PWM控制單元包括電流調節器ACR和PWM模塊,開關磁阻電動機SRD和3    控制模式選擇單元的輸出經過比較環節連接電流調節器ACR,電流調節器ACR.連接PWM模塊,PWM模塊的輸出連接邏輯與單元;5、所述的邏輯與單元連接放大驅動電路,放大驅動電路的輸出連接功率變換器。
        本實用新型控制方法是將低速電流PWM控制(CCC電流斬波控制)和高速的角度控制(APC)相結合。當低速時采用CCC控制方式,保持00n和00ff不變的控制方式,即令邏輯控制單元按照變頻的固定模式確定各相的通斷時刻,轉矩指令T,.=即叮直接作為電流的給定i棗輸出,在低速時實現恒流斬波,起到保護功率開關管的作用;在高速時,采用APC的工作方式,此時將電流給定i木抬高,斬波控制失去作用,此時由轉矩指令T乖決定00n(開通角)和00ff(關斷角)的給定值0*on和0*off,.從而控制輸出轉矩的大小。
        本實用新型的有益效果有:
        l、全新的控制方式,本實用新型將低速電流PWM控制和高速的角度控制相結合,根據轉速實現兩種方式的切換,控制全面具體,實現過程迅速,精度高;2、抗干擾能力強,本實用新型開關磁阻電機采用混合編碼(即采用霍爾和編碼器)的工作方式,采用差分對位置信號進行處理,提高了位置信號的抗干擾能力:同時,鍵盤輸入采用光耦TL,P52l一1進行了隔離,并經過同相器進行了信號隔離,鍵盤的設定完成啟動,停止,參量設定燈功能;3、精度高,本實用新型采用DSP’FMS320I。F2407作為系統的核心控制單元,由DSP實現霍爾信號和編碼器的采集,DSP采用全比較的工作模式,利用PWMl.PWM6六路PWM。控制信號實現CCC(電流斬波控制)控制和.APC(角度位置)控制,此外,DSP單元還實現串行顯示,考慮到DSP內部集成的AD轉換器在高速采樣時精度不高的缺點,本實施例采用外置12位AD轉換器AD7864實現高精度電流采樣。
        (四)附圖說明圖1為開關磁阻電機系統的主電路原理圖;圖2為本實用新型的原理框圖;圖3為實施例DSP的核心控制單元原理圖;圖4為實施例鍵盤輸入單元原理圖:
        圖5為實施例霍爾信號和編碼器信號的處理電路原理圖;圖6為實施例電機繞組電流采樣電路原理圖;圖7為實施例PWM輸出電路處理電路圖。
        (五)具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明:    結合圖2,本實施例包括PWM控制單元、角度控制單元、控制模式選擇單元、邏輯與單元、功率變換器、位置檢測器、整流濾波電路和開關磁阻電動機SRD,開關磁阻電動機SRD分別連接位置檢測器、功率變換器和PWM:控制單元,功率變換器連接整流濾波電路,整流濾波電路連接三項交流電源,位置檢測器分別連接控制模式選擇單元和角度控制單元,控制模式選擇單元的輸出分別連接PWM控制單元和角度控制單元,PWM控制單元和角度控制單元的輸出經過邏輯與單元連接功率變換器。角度控制單元包括邏輯控制單元,控制模式選擇單元的輸出連接邏輯控制單元,邏輯控制單元的輸出連接邏輯與單元;控制模式選擇單元包括、比較環節、速度調節器ASR、高低速判別單元和控制模式選擇模塊,可變電阻器的一端連接直流電,另一端接地,中間輸出連接比較環節的正輸入,比較環節的負輸入連接位置檢測器,比較環節的輸出連接速度調節器.ASR,速度調節器ASR連接控制模式選擇模塊,高低速判別單元的輸入連接位置檢測器,輸出連接控制模式選擇模塊;位置檢測器的輸出連接分別邏輯控制單元和微分電路,微分電路的輸出分別連接高低速判別單元和比較環節;PWM控制單元包括電流調節器ACR和PWM模塊,開關磁阻電動機SRD和控制模式選擇單元的輸出經過比較環節連接電流調節器ACR,電流調節器ACR連接PWM模塊,PWM模塊的輸出連接邏輯與單元;邏輯與單元連接放大驅動電路,放大驅動電路的輸出連接功率變換器。
        結合圖3,本實施例采用DSP TMS320I。F2407作為系統的核心控制單元,由:DSP實現霍爾信號和編碼器的采集,由此實現換向和轉速計算。DSP采用全比較的工作模式,利用PWMl一:PWM6六路PWM控制信號實現CCC(電流斬波控制)控制和APC(角度位置)控制。并且根據轉速實現兩種方式的切換。此外,jDSP單元還實現串行顯示,鍵盤輸入以及故障診斷燈功能。DSP外圍電路由電阻R53.R59、電感ILl、電容C12、C14.C16和晶振XTAI_。1組成。
        結合圖4,為了提高系統的抗干擾的能力,本實施例鍵盤輸入采用光耦TL,P521.1進行了隔離,并經過同相器進行了信號隔離。鍵盤的設定完成啟動,停止,參量設定燈功能。鍵盤電路由接口兒.J2、電阻R1.R12、光耦U2.U7、電容C2.C4、非門IClA.IClF組成。
        結合圖5,本實施例開關磁阻電機采用混合編碼(即采用霍爾和編碼器)的工作方式,采用差分對位置信號進行處理,提高了位置信號的抗干擾能力。由霍爾信號實現工作方式的切換,由編碼器實現對轉速的計算。霍爾信號和編碼器信號的處理電路由接口J3.J4、電阻R31。R48、R61.R66、電容C70-C787、C120-C125、編碼器IC4、IC5、光耦U104J15和非門IC2 A.IC2F組成。
        結合圖6,考慮到DSP內部集成的AD轉換器在高速采樣時精度不高的缺點,本實施例采用外置12位AD轉換器AD7864實現高精度電流采樣。電機繞組電流采樣電路由AD轉換5    器IC6、IC7、IC8、二極管DAl、DA2、DBl、DB2、運放U1A、U1B、U16A、U16B、電阻RAl一RA4、RCl-RC4、R80一RSl、電容CAl、CCl、C141、C142、接口JA和JC組成。
        結合圖7,本實施例采用差分的工作方式實現PWM信號的輸出,從而提高了系統的抗干擾能力。PWM輸出電路由非門ICl7A.ICl7F、二極管D10.D33、電阻R69.R74、與非門ICl8A-ICl8C、ICl9A-ICl9C、IC20A—IC20C、芯片IC30A、IC30B、IC31A和接口J20組成。

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