Ricerca sul sistema di controllo della velocità del motore DC Brushless basato su DSP
I motori CC senza spazzole hanno attratto l'attenzione degli studiosi impegnati nei sistemi motore e di trasmissione dalla fine degli anni '70. Esistono molte forme di struttura di controllo del motore. Negli ultimi anni, gli studiosi stranieri si sono concentrati sulla fluttuazione della coppia dei motori a corrente continua e sui loro problemi di controllo. Il circuito di controllo digitale con il microcomputer a chip singolo come core ha una forte capacità di controllo della velocità, ma può solo realizzare il controllo digitale dell'anello esterno del sistema, e il DSP può realizzare il controllo digitale completo.
La serie TMS320C28x è l'ultimo chip DSP a 32 bit a TI fisso, che ha capacità di elaborazione del segnale digitale, potenti funzionalità di gestione del tempo e funzioni di controllo incorporate, particolarmente adatto per la misurazione e il controllo di elaborazione di dati su larga scala [1].
Nel sistema di controllo della velocità della macchina DC senza spazzole, per consentire al debugger di conoscere le informazioni di marcia del sistema in tempo reale, è necessario raccogliere informazioni come la velocità del motore e la corrente di armatura in tempo reale ed eseguire l'analisi e l'elaborazione dei dati [2]. Il processo di controllo è complicato e l'algoritmo di controllo ha una grande quantità di calcoli. Pertanto, il sistema seleziona il chip DSP TMS320F2812 con una forte capacità di elaborazione dati come nucleo di controllo, e quindi combina il chip integrato di controllo dedicato MC33035 per progettare e produrre un regolatore di motore DC brushless.
1 struttura di sistema
Questo sistema è destinato al motore DC brushless ad alta velocità. In linea di principio, il limite superiore della velocità del motore non è limitato. La velocità massima del motore utilizzata nell'esperimento è 50.000 giri / min e la potenza del motore è 5kw.
Le modalità di comunicazione e JOG (manuale) sono progettate per un funzionamento user-friendly durante la progettazione del sistema. La modalità di comunicazione consente all'utente di azionare comodamente il motore davanti al computer, impostare la velocità massima e l'accelerazione del motore e visualizzare la velocità effettiva attuale del motore. Quando non c'è un computer, l'utente può anche eseguire operazioni con la tastiera sul motore tramite la modalità JOG. Utilizzato per impostare la velocità del motore.
Fondo di finanziamento: National Natural Science Foundation of China (70271001)
Il motore DC brushless progettato e controllato dal sistema utilizza l'elemento Hall come meccanismo di feedback di posizione per ottenere informazioni sulla posizione e la velocità di rotazione dal segnale di impulso di feedback. Il core di controllo DSP corregge la velocità di controllo in base alla velocità effettiva raccolta e realizza il controllo a circuito chiuso della velocità del motore del sistema. Inoltre, il sistema ottiene le informazioni correnti dal dispositivo IGBT del motore. Combinando queste tre informazioni, l'intero sistema di controllo della velocità del motore funziona in modo sicuro, stabile e affidabile.
2 design hardware di sistema
La connessione delle linee di segnale tra le parti è separata mediante fotoaccoppiatore, e le due estremità del fotoaccoppiatore sono collegate come mostrato in FIG. Il fotoaccoppiatore utilizzato qui è il TLP521, che ha una tensione di isolamento di 2500V. In questo sistema, la tensione massima della parte di azionamento è 300 V e 2500 V può garantire l'assoluta sicurezza del sistema. Nella figura 3, il fotoaccoppiatore è collegato in una logica positiva, ovvero l'ingresso 1 e anche l'uscita 1. In aggiunta al TLP521, diversi collegamenti optoaccoppiatori ad alta velocità 6N127 vengono utilizzati alla connessione della linea di comunicazione.
2.1 Sezione di controllo
La parte centrale della parte di controllo è TMS320F2812. Viene utilizzato nella produzione di una scheda ICETTEK-2812-B (scheda di sviluppo DSP con 2812). Oltre al DSP, c'è anche un chip di gestione dell'alimentazione che converte la 5V esterna in 3.3V. offerto da.
Il 2812 raccoglie la velocità, il segnale di retroazione di corrente e il segnale di feedback di posizione dal motore. Il DSP combina questi tre segnali per emettere il segnale di controllo esterno. Il segnale di sovracorrente inviato dalla parte di guida è un segnale 0, 1. Il DSP monitora sempre questo segnale quando funziona. Una volta monitorato, significa che il motore è sovraccarico e fornisce immediatamente un segnale per fermare la rotazione del motore, in modo da non danneggiare il motore. E governatore.
Il segnale di controllo della velocità emesso dal DSP è una quantità digitale. Questa quantità digitale viene convertita in una quantità di tensione per D / A sull'MC33035 per la regolazione della velocità. Il sistema utilizza D / A seriale a 12 bit (TLV5616), seguito da un'amplificazione di primo stadio (LM358), in modo che la tensione di uscita possa essere amplificata in base ai requisiti dei diversi motori.
La comunicazione tra TMS320F2812 e il PC avviene tramite il bus 485. Nel controllo industriale, l'applicazione bus 485 è molto comune, la distanza di trasmissione è lunga e le prestazioni sono stabili, quindi il sistema seleziona il bus 485 per la trasmissione.
2.2 parte guida
Il nucleo di controllo della parte del driver è MC33035 e i dispositivi di guida sono IR2183 e IRGP50B60PD1. Come nucleo di controllo della parte di guida, MC33035 distingue la posizione del rotore del motore in base al segnale di posizione restituito dalla sala motori per controllare la commutazione dell'IGBT.
Sebbene l'IGBT abbia caratteristiche di stato superiori, non è ancora facile disattivare istantaneamente l'IGBT. Durante il debug, è stato rilevato che una piccola sbavatura quando l'IGBT era spento causava il riscaldamento del motore o addirittura la masterizzazione. Ciò richiede misure corrispondenti nella progettazione del circuito, come un resistore collegato nel terminale di uscita IR2183 e la connessione IGBT; è necessario prestare maggiore attenzione quando viene instradato il layout PCB e il layout deve essere simmetrico.
La velocità del motore è regolata dal pin di controllo dell'MC33035 a 11 pin (segnale di errore dell'amplificatore non invertente) che riceve la sezione di controllo. Secondo questa tensione, un segnale di modulazione dell'ampiezza dell'impulso (PWM) viene generato internamente per controllare tre uscite dell'azionamento lato inferiore. La velocità del motore viene regolata modificando la larghezza dell'impulso di uscita per modificare la durata del tempo di accensione dell'IGBT.
2.3 parte del display
Il componente di controllo principale della parte di visualizzazione è AT89C51 e il comando viene trasmesso tra la parte di visualizzazione e la parte di azionamento attraverso la porta seriale di AT89C51 e 2812 (ovvero tramite comunicazione). La potenza di 5 V richiesta per la porzione di visualizzazione simultanea è fornita dalla sezione di controllo.
Qui, la velocità viene raccolta dalla fine del conteggio dell'AT89C51 per raccogliere il segnale di impulso dell'uscita Hall. Questo segnale viene convertito in una frequenza e inviato al display digitale a sette segmenti del tubo. Qui, l'AT89C51 funziona come un frequenzimetro.
