微电机2010年第43卷第4期基于DSP控制的IPM数字化电机伺服驱动系统设计李长诗,王素梅(郑州轻工业学院机电工程学院,郑州450002摘要:文章以基于TMS320LF2812DSP的电机数字化控制系统为应用平台,阐述了驱动系统及其外围电路硬件设计。详细给出了整流逆变,功率驱动,过压欠压保护,光耦隔离等电路设计,并针对数字化控制给出了特定DSP芯片所需的内部电源转换电路。实验及仿真结果表明该驱动系统工作性能稳定、抗干扰性强,具有很高的应用价值。关键词:整流滤波;IPM智能模块;DSP:TM271+182文献标志码:A:100126848(20100420042203DesignofSwitchingPowerSupplyBasedonDSPDigitalMotorControllingSystemLIChang2shi,WANGSu2mei(MechanicalandElectroniccollege,ZhengzhouInstituteofLightIndustry,Zhengzhou450002,ChinaAbstract:BasedontheapplicationplatformoftheDSPcontrollingsystermofmotors,expositedthehardwaredesignofthedrivingsystemandpowersection.Itgaverectifierinverter,powerdriving,over2voltageandunder2voltageprotectionandoptocouplerisolationcircuits,presentedtheinternalpowercon2versionalcircuitforDSPchipsaccordingtodigitalcontrolofmotors.Theexperimentalresultindicatethatthedrivingsystemhasthestableperformanhighanti2interference,highvalue.KeyWords:Rectifierfilter;IPM;DSP收稿日期:2008209205修回日期:20082102270引言在提高工作效率,减少资源污染与浪费,提高电机各种运行性能的要求下,电机的数字化控制系统已经是本领域研究的热点。本文以基于TI公司TMS320F2000系列DSP的三相电机数字化控制系统研究这一实验项目为应用平台,重点研究了系统电源部分电路设计,主要包括整流、DIP-IPM逆变、过压欠压保护电路、光耦隔离、辅助电源转换电路等,其优越性体现在实现电压值多路输出的同时,又可以使元件稳定可靠地工作,实现系统的抗干扰稳定运行。实验及应用结果表明该电路具有良好的性能和很高的应用价值。该控制系统选用功率为0175kW,额定转速为1500r/min的Y型交流电机。文中所用元器件参数及各种模块的选取均是根据电机运行参数而定[1]。1系统硬件驱动框图电机数字化控制系统的控制部分以DSP为核心,另外还要电源处理模块、IPM驱动隔离控制模块、脉冲形成、转速位置检测模块、电流检测模块、、显示模块、键盘接口模块等电路。电源部分的主电路采用交-直-交电压型变频电路,其中包括桥式整流、滤波电容和智能功率模块IPM。总体结构原理图如图1所示,其工作原理是:DSP接受采样电流和电压信号、电机转速和转子位置信号,运用控制算法,得到PWM控制信号,经光耦隔离电路后,驱动IPM开关器件。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时,DSP将封锁PWM输出信号,关断IPM的输出,并通过指示灯显示[2]。图1控制系统结构框图2驱动系统主电路211整流电路系统电源分为控制部分和驱动部分,控制部基于DSP控制的IPM数字化电机伺服驱动系统设计李长诗,等分需要+5V,±15V三路电源,其中+5V给芯片及霍尔电流传感器供电,±15V给运放及外部保护电路供电;驱动部分需要+5V,+15V,+200V三路电源,其中+5V给光耦供电,+15V给IPM供电,+200V为母线电压。如图2所示,为了获得一个直流电压,市电电源经过压敏电阻R7和扼流线圈T2,经过一个单相二极管桥式稳压流器。整流电压波形的滤波采用电解电容滤波器滤波,其电容量大小决定了整流电压的平均值和输出纹波电压的大小,网侧功率因数得到提高且不随输出电压变化。因为直流电源要保持一个相对稳定的状态,则电容器C12要选择至少十倍于压电驱动器的电容值。C7主要起高频旁路作用,减小电解电容高频损耗和整流电路承受的尖峰电压。压敏电阻实质是滑变电阻,当输入电压过高时,其自动调节电阻端电压值,起到保护作用,扼流线圈的作用是抑制浪涌电流,提供一个稳定的电压输出[3]。图2整流电路212逆变及功率驱动21211功率驱动模块硬件电路逆变电路是该电源部分的关键电路,其功能是实现DC/AC的功率变换[4];因为此系统是速度位置闭环控制系统,光电编码器检测到的位置速度信号经过A/D转换输入给DSP,DSP根据电压波动自动调节PWM脉冲,进而调节电压输出。此过程动态响...