DSPTMS320F240用于电动机控制精

1、电气时代2 0 0 5年第2期 I 123EA产品与技术器件&电路多采用单片机及功率器件加以控这种控制系统较为稳定。但是，在这种系统中，给定量要由直流量变为交流量，而反馈量又要从交流量变为直流量，两次坐标变 换，再加上转子磁链模型计算、转子参数的辨识与校正等，使系统变得十分复杂。在无速度传感器控制中需要用已知的电流和电压实时计算速度和位置，而在电 动机磁场定向控制中，需要把所有的变量以矢量形式转化到与定子旋转磁场同步的 坐标系中，这些都需要进行大量运算。数字信号处理器DSP的出现，为电动机系 统的数字化控制注入了新的生机，尤其是德州仪器公司为满足复杂的电动机数字控 制的工业需求而设计的

2、TMS320F240DS P芯片，将DSP的高速运算能 力与面向电动机的高效控制能力集于一体，能较好地处理电动机的控制问题。应用介绍1 .开关磁阻电动机的驱动电力电子技术的发展使得开关磁阻电动机的驱动系统得到广泛应用。开关磁阻 电动机驱动系统在很宽的调速范围内都有很高的效率，并且不需要复杂的功率转换 器，转子上没有绕组，占用空间小；采用双凸结构，定子和转子都有突起的极。定 子上有集中绕组，转子上即使没有绕组、笼条，也是永磁结构。把定子上相关的绕 组串联连接形成一相，给定子磁极对通以能量，则转子对应的极对向着它运动以减 少磁路中的磁阻。不断给定子相通电，就会形成一个旋转方向的转矩，驱动电动机 转

3、动。开关磁阻电动机是高阶非线性的，运行性能依赖于能否正确选择与转子位置相 关的相电流。当控制器给定子一相通电时，对应的转子极要接近定子极，这个位置 就产生了转矩，因此必须知道转子的位置才可以进行控制。用DSP(如TMS320F240)组成的控制器非常适合于开关磁DSPTMS320F240用于电动机控制太原重型机械学院智泽英 韩如成 潘 峰由DSP芯片控制的系统整体结构图整流电路IGBT模块MC速度显示键盘TMS320F2406路PWM信号阻电动机的控制。如果对一个四相开关磁阻电动机进行控制，就需要6个独立 的通道。TMS320F240提供了9个独立的PWM通道，每个通道都有单独的比较寄存器，通

4、过对其写入操作可以改变PWM的占空比。而转子位置可以直接通过 DSP的QEP接口或数字I/O输入，通过外部中断引脚可以禁止所有的PWM 通道以防发生事故。2 .交流感应电动机的控制TMS320F240是典型的集成DSP控制器，已广泛应用于三相交流感 应电动机全数字矢量控制系统中，并可获得较为理想的控制效果。交流感应电动机的磁场定向控制能很好地实现瞬态控制和稳态控制。数字控制器可以精确地控制电 动机输入电压和频率，磁场定向控制可以精确控制电动机的瞬态转矩和速度。对交流电动机应用无速度传感器控制时，节省费用并使可靠性也得到了提高。复杂的电动机控制算法如自适应控制要用到DSP的强 大运算能力来保证实

5、时性。针对DSP在矢量控制中的作用及软件设计思想，给出 由DSP芯片控制的系统整体结构，如图1所示。本系统将逆变器的输出直接驱动试验电动机，该电动机为三相异步电动机（38 0V，2.01 A）定子绕阻为星形接法。使用记忆示波器，分析电流波形。试验结果表明，所采用的控制方案易于实现，并且使系统性能提高。随着现代化工业对电动机控制产品需求的不断增加,现代电动机控制技术变得越来越重要。124 I电气时代2 0 0 5年第2期EA产品与技术器件&电路I、广厂八厂厂厂¥Iu L'-_ T -I_ U hII 1 -电流波形图总之，DS P为电动机控制开辟了广阔的天地，可以通过不

6、同的软件编程可实 现对多种电动机的控制，并且控制系统结构简单可靠，控制策略易于实现。随着科 技的发展，DS P的运用将会越来越广泛。具有高速、方便的周边功能模块的专用DSP是电动机控制微处理器的方向, 在C编程语言成为主流的同时，期待电力电子学专用语言的出现。电动机控制是DSP应用的主要领域。据报道，目前，在国外，每有一片DS P用于手机，就有10片DSP用在电动机领域。而在中国，手机、DVD等数字 消费品是应用DSP的主要方向，应用于电动机控制的研究刚刚起步，集中在一些 院校和研究所。但是随着国家的发展，能源和环保的要求越来越高，DS P必然会得到广泛的应用。 EA（收稿日期：2 0 0 4

7、.1 0.1 1 ）（上接第12 2页）1）滤波器最好安装在干扰源出口处，再将干扰源和滤波器完全屏蔽起来。如 果干扰源内腔空间有限，则应在靠近干扰源电源线出口外侧，滤波器壳体与干扰源壳体应进行良好的搭接。2）滤波器的输入和输出线必须分开，防止输入端与输出端线路耦合。若滤波 器输入/输出线捆扎在一起或相互安装过近（如图2所示），高电频干扰可以通过 输入、输出线之间的寄生电容直接耦合，旁路掉滤波器，可能使滤波器的高频衰减 降低，通常利用隔板或底盘来固定滤波器。正确安装如图3所示。3）大部分滤波器内部的共模滤波电容连接到滤波器的金属外壳上，在安装 时，通过将滤波器的金属外壳直接安装在机箱上实现滤波器

8、的接地。图4为滤波器 安装时的一种常见错误，在这种安装方式中，滤波器的外壳没连接到机壳上，因此使共模滤波电 容悬空，起不到滤波的作用。所以金属外壳的滤波器要直接和设备机壳连接。4）为了滤波器安全可靠工作，滤波器除了一定要安装在设备的机壳上外，为了尽量缩短滤波器的接地线，滤波器的接地点应和设备机 壳的接地点取得一致。若接地点不在一处，如图5 a所示，那么滤波器的泄露电流 和噪声电流在流经两接地点的途径时，构成电流回路，会将噪声引入设备内的其他 部分，形成辐射电磁干扰。图5 b中为正确的安装方法。5）管状滤波器必须完全同轴安装，使电磁干扰电流成辐射状流过滤波器。6）焊接在同一插座上的每根导线必须进行滤波，否则会完全失去滤波的衰减特性。7）要将滤波器正确地连接到设备内部的每一个单元。若带有单独电源的若干单元安装在同一个机架 内，那么必须把每一单元视为设备的独立部分。每一个单元必须连接各自的滤波器（如图6所示）