基于DSP的三相8极无刷直流电机节制设想

更新时间:2018-01-23 10:23    分类:秒速赛车官网   
系统的设想方案。对次要硬件电路和软件法式做了细致设想,并给出了响应的电路道理图和法式流程图。其直达速调理算法采用改良单神经元自顺应PID节制算法,通过自顺应调整节制参数,提高了节制系统对情况的自顺应性。通过尝试可知:所设想的无刷直流  无刷直流电机是电力电子手艺、微电子手艺、节制理论和电机手艺相连系的产品。具有启动时间短、启动转矩和制动转矩大、调速范畴大、布局简单、噪声低、靠得住性高、维护周期长等长处。被普遍使用于国防、航空航天、机械人、自均衡车、无人机、电动汽车、家用电器、办公主动化以及工业过程节制等范畴。  本文给出了基于TMS320F28335DSP的无刷直流电机的节制系统设想方案,对节制系统的次要硬件电路模块进行了细致设想,包罗电机驱动电路和节制电路的设想。并给出了转速调理子法式的设想方式。  速度调理算法凡是采用保守PID节制算法,但它的节制参数采用一次整定体例,要想在各个运转阶段都达到优良的节制结果,参数简直定往往难以实现。文献[3]提出了一种基于恍惚调理的免疫反馈PID节制,具有保守PID节制布局简单、靠得住性高、鲁棒性强等长处,提高了抗干扰性和对工况的顺应性;文献[4]将微粒群优化算法和单神经元自顺应节制连系,使用在无刷直流电机的节制系统中,提高了系统的自顺应性;文献[5]将遗传算法和恍惚节制连系,对电机进行优化节制,节制系统的自顺应性获得了提高。文献[6]操纵RBF神经收集对无刷直流电机节制系统进行优化,对电机转速和相电流进行及时采样,批改神经收集的权向量,通过节制电枢电压实现对电机转速的节制。  本文采用改良单神经元自顺应PID节制算法,能够对节制参数进行自顺应调整,从而提高系统对情况的自顺应性。尝试表白,采用的改良单神经元自顺应PID节制算法能够使无刷直流电机的响应时间更短,超调量和波动更小。  以TMS320F28335DSP为焦点节制芯片,设想了无刷直流电机节制系统。DSP通过捕捉口CAPl、CAP2、CAP3捕获位置传感器的跳变信号,触发捕捉中缀,通过读取3个CAP口的电平形态,获得电机节制字,然后DSP发出响应的节制指令,以改变PWM信号的开关量,进而改变开关管的导通畅序,实现对电机转速和扭转标的目的的节制。节制系统的设想框图如图1所示。   节制系统的节制对象为24 V/65 W的三相8极无刷直流电机,采用转速、电流双闭环实现对电机的转速节制。系统的外环为速度环,DSP按照给定速度值与经霍尔传感器获得的速度值通过改良单神经元自顺应PID节制算法获得电流给定值。内环为电流环,对速度节制器的输出电流给定值与由经A/D采样获得的电流值比力,通过保守PID节制算法,给出对应的PWM节制信号,实现对电机的调速节制。  功率变换电路的次要功能是将直流母线电压逆变为交换电压来驱动无刷直流电机扭转。本文的节制对象是65 W的中小型电机,因而功率变换电路采用驱动芯片+MOSFE的体例,DSP输出的PWM信号颠末功率放大、光电隔离处置后送入驱动芯片,驱动功率管MOSFET开通和关断。   驱动芯片选用International Rectifier公司出产的IR2136,此芯片为三相逆变电路驱动器集成电路,合用于驱动无刷直流电机、永磁同步和交换异步电机等。驱动芯片的电路图如图2所示。   图2中,二极管D1、D2、D4与电容C4、C5、C6构成升压电路,二极管的感化是防止电流倒灌,电容的感化是存储电压。脉冲频次较高时,升压电路的电压为输入电压加上电容存储电压,导致电压增大。设想升压电路是为了提高驱动电压幅值,使驱动芯片可以或许靠得住地驱动高压侧功率管的开通。  TMS320F28335的ePWM模块有ePWM1~ePWM6共6个子模块,每个ePWM子模块有两路PWM输出,别离为ePWMxA和ePWMxB。三相电流桥由6个功率管MOSFET构成,每个桥臂上的两个功率管MOSFET的节制信号彼此联系关系。所以,前3个ePWM子模块(ePWM1、ePWM2、ePWM3)就能够满足无刷直流电机的节制要求,PWM节制信号别离为ePWM1A和ePWM1B、ePWM2A和ePWM2B、ePWM3A和ePWM3B。由于DSP引脚输出信号的负载能力无限,所以输出的PWM信号需要颠末功率放大器提拔负载能力,选用的功率放大器为74HC245,响应的电路如图3所示。   釆用改良单神经元自顺应PID节制算法实现转速的调理,算法能够对节制参数进行自顺应调整,从而提高系统的抗干扰性和对情况的自顺应性。算法表达式如下:   式中,I、P、D别离为积分、比例、微分的进修速度;wi(k)为加权系数;K为比例系数,K》0;e(k)为速度误差;De(k)为速度误差的变化量。  算法的实现过程为:电机运转时,通过DSP的通用按时器能够获取相邻两次霍尔信号变化的时间间隔,从而计较出电机的及时转速。与给定速度比力,能够获得转速的误差error。与前次获得的误差error_1相减,可得误差的变化量d_error。按照算法表达式,能够获得法式的流程图,如图4所示。   图中,r为给定转速,y为电机反馈的现实转速,error和error_1为转速误差,d_error为误差的变化量,lr_p、lr_i、lr_d别离为比例、积分、微分的进修速度,wp、wi、wd、wp_1、wi_1、wd_1、wp_11、wi_11、wd_11、wadd为加权系数,K为比例系数,u和u_1为系统的输出。  为了降低功率管MOSFET的功率损耗,采用上桥臂工作于PWM形态进行调压的节制方式,下桥臂工作于常通形态。如图5、图6别离为A相上桥臂和下桥臂的MOSFET工作波形。   转速调理法式中起首采用保守PID节制算法,设置电机的运转时间为5 s,给定转速为2 500 r/min。电机起头运转,期间每隔50 ms计较一次转速,并保具有数组中,5 s后电机遏制运转。转速调理法式采用改良单神经元自顺应PID节制算法,反复上述尝试,别离获得如图7、图8所示的速度响应曲线。秒速赛车开奖   通过对比上面速度响应曲线,能够得出:在给定转速(2 500 r/min)下,采用保守PID节制算法,系统自空载启动达到稳态所需时间为0。6 s,且超调量较大,约为20%;采用改良单神经元自顺应PID节制算法,系统自空载启动后在较短时间内(约0。2 s)进入不变形态,超调量很小,仅为1%摆布,此外,速度曲线 结论  本文以三相8极无刷直流电机为节制对象,设想了无刷直流电机节制系统,对次要硬件电路和软件法式做了细致设想,并给出了响应的电路道理图和法式流程图,其直达速调理算法采用改良单神经元自顺应PID节制算法。尝试表白,所设想的无刷直流电机节制系统是可行的,转速调理采用改良单神经元自顺应PID节制算法,能够使无刷直流电机的响应时间更短,超调量和波动更小,达到了预期目标。