高精度高可靠性PMSM控制系统硬件电路设计

针对现代高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统对转速进行高精度控制和系统具有高可靠性的要求,设计和实现了一种高精度高可靠性PMSM控制系统。该系统以DSP和CPLD为控制系统核心架构,采用3路独立H桥逆变驱动电路,并设计了电流检测、电流保护、主电压检测和电机转子位置和转速检测等电路,实现PMSM转速的高精度控制。经过实际系统的测试,可以看出,旋转变压器信号品质很高,噪声很小,过流保护信号响应速度很快,电机能在10 000 r/min转速下稳定可靠的运行,而且该系统还具有输出功率大、带负载能力优越、电机运行平稳安静等优点。试验结果证明了该设计的可行性。     

基于DSP的两相步进电机细分驱动器设计

在国产数字信号处理器(DSP)控制器和H桥驱动器基础上,设计了一款两相步进电机细分驱动电路。依据电流矢量控制算法,DSP通过脉宽调制(PWM)波控制两个H桥对步进电机的两相电流进行驱动。DSP通过片上AD采集电机两相电流,并采用模糊比例微分(PD)控制算法对PWM波脉宽进行调制,使电机两相电流以阶梯正弦波的形式周期变换,实现步进电机细分驱动。实验结果表明该驱动器运行稳定,控制精度高,低频振荡小,可靠性高,有较好的应用前景。     

基于嵌入式单片机无刷直流电机驱动系统设计

dsPIC30F6010既有微控制器良好的可控性,又具有DSP较高的运算能力,同时还具有丰富的外设,适合应用于电机控制。在系统硬件设计中,驱动电路采用以智能功率模块PS21563为核心的功率驱动电路,并采用高速光电耦合隔离芯片HCPL4504。驱动电路包括信号采集电路、电流检测电路、保护电路等。在系统软件设计中,主要实现电动机"速度-电流"双闭环控制的功能。利用DSP成功实现输出PWM信号、信号采集、换向控制、转速控制等。最后给出了样机运行的试验结果。     

一种无电流环永磁同步电动机伺服控制的研究

针对永磁同步电动机的传统控制,利用永磁同步电机空间矢量脉宽调制原理(SVPWM)进行解耦,采集两路电流信号来控制电机的转矩及转速,该文提出了一种基于精确的光电编码信号测速的无电流环直接电压控制策略,省去两路电流采样信号,节约了成本,提高可靠性;通过DSP芯片TMS320F2407设计了工业缝纫机控制器的硬件及软件,实现了无电流环永磁同步电动机控制,满足客户的需求。     

开关磁阻起动／发电机数字控制系统设计

介绍了开关磁阻起动／发电机系统的构成及其工作原理。在此基础上,设计了以数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑器件（CPLD）为核心的数字控制器,包括硬件和软件。该系统利用DSP的强大运算能力实现对系统的实时控制,采用CPLD芯片实现信号的逻辑处理,输出驱动信号控制开关管的通断,仿真波形验证了CPLD逻辑设计的正确性。通过DSP和CPLD的相互配合,从而达到准确控制开关磁阻起动／发电机良好运行的目的。     

混合式步进电机细分驱动系统建模及故障仿真

为提高步进电机细分驱动系统的故障诊断水平,在Simulink下建立了包含两相混合式步进电机本体、细分驱动、功率驱动及电流控制等模块在内的仿真模型。针对H型逆变桥臂四个功率开关管正常运行、短路及开路故障等状况进行了仿真,得到了相应的相电流波形。对各类故障进行了研究,分析了不同故障条件下电流波形的特征,分析结论为步进电机细分驱动系统的故障诊断提供了参考。     

一种低压大转矩PMSM驱动系统的设计实现

针对车载伺服驱动领域对低压大转矩电机驱动系统的需求,设计实现了一种以TI的TMS320F2812及ALTERA的EPM7256AETC144为主控芯片,14位高精度旋转变压器结合轴角转换模块为位置及速度采集单元,三菱智能功率模块PM150RLA120为功率驱动单元的低压大转矩永磁同步电机驱动系统.详细介绍了系统的硬件设计方案,包含DSP及CPLD主控电路、信号检测电路、功率驱动电路及相关硬件保护电路.通过一种速度分段的方法有效解决了 0.3～1 200r/min的平滑调速,并应用矢量控制算法及SVPWM技术,设计硬件与软件相结合的保护方案,实现了永磁同步电机驱动系统的高性能调速控制.测试结果表明:该系统启动制动迅速,运行平稳,抗干扰能力较强,调速比较高.     

永磁同步电动机控制系统研究

在永磁同步电动机数学模型的基础上,采用矢量控制方式,研制了基于高速数字信号处理器的永磁同步电动机的驱动控制系统。设计了永磁同步电动机的速度、转矩电流、励磁电流分量的解耦控制软件,提高了电机驱动系统的控制性能,并给出部分试验波形证明所设计的硬件电路的有效性。     

高精度永磁同步电动机控制系统设计

介绍利用CPLD和DSP组成的高精度永磁同步电动机驱动控制的设计方案。CPLD读取光栅编码器输出的位置信号,DSP完成控制环节的闭环校正,并进行矢量脉宽调制。从硬件构成和软件流程上对系统进行具体说明,试验表明系统具有良好的控制精度。     

专利快讯

正专利名称:基于五桥臂变换器的开绕组永磁同步电机驱动系统及方法专利申请号:CN201610265421.6公开号:CN105790650A申请日:2016.04.26公开日:2016.07.20申请人:南京航空航天大学本发明公开一种基于五桥臂变换器的开绕组永磁同步电机驱动系统,五桥臂变换器包含相互并联的6开关三相变换器和4开关单相变换器,6开关三相变换器的输出端与开绕组永磁同步电机的左端绕组ABC相连,4开关单相变换器的输出端与右端绕组A′C′相连,右端绕组B′与左端绕组A相连;电流信号采集模块用于采集开绕组永磁同步电机的电流信号,位置信号采集模块用于采集开绕组永磁同步电机的电压信号,且前述电流、电压信号均送入控制器,实现转速电流双闭环控制,由驱动模块输出PWM信号,实现对五桥臂变换器的控制。此系统成本低,调速性能好。本发明还公开一种基于五桥臂变换器的开绕组永磁同步电机驱动方法。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统

开关磁阻电机具有结构简单、转速范围宽、可靠性强、可控参数多等特点,适合作为电动车的驱动电机。首先介绍了电动车开关磁阻电机驱动系统组成,设计了以ds PIC30F6010A为主控制器和EPM570T100C5N为辅助控制器的车用控制器。设计了逻辑输入和逻辑输出电路,实现输入信号和输出信号的逻辑综合,简化控制系统设计。根据电机不同转速区域,设计了不同的控制策略,提高了电机调速范围和平滑度:在低速区域内,基于转速电流双闭环控制策略,采用电流斩波控制,限制绕组电流,减小转矩脉动,保证电机转速的稳定性能和跟随性能;高速区域采用电流斩波和开通角、关断角角度控制交错控制的方式,调整绕组导通位置,实现电机宽范围调速的目的。最后,在搭建的试验平台上验证了控制策略的可行性,对转速、电流波形进行了对比和分析,测试了车用开关磁阻电机驱动系统的调速性能。     

DSP+CPLD在级联H桥配电网静止同步补偿器的应用

分析静止无功补偿装置的原理与控制方法,重点介绍了利用DSP＋CPLD实现级联H桥配电网静止同步补偿器的控制、硬件与软件设计。DSP＋CPLD集电流电压采样和限幅、光纤数据传送、生成PWM波、通讯和监测于一体．可以有效地调节和平衡电网电压,对系统进行无功补偿。DSP芯片工作频率高,系统资源丰富;CPLD可以简化系统硬件电路,从而提高系统的性能。     

DSP在电动车应用中的几个关键问题

为了深入研究DSP在电动车领域的应用,设计了基于TMS320 DSP2407A的轮式驱动电动车控制系统,提出了全桥调制时的相电流检测方法、转子位置检测方法和轮式驱动的通信系统设计。控制系统采用一个CPU控制两个电机的简单易行模式,相电流检测实现单电流传感器检测三相相电流的新技术,转子位置检测通过DSP直接处理位置信号并软件优化获得准确的转子位置,通信系统采用CAN和RS232总线完成数据实时通讯。试验证明,通过合理设计各关键工作子系统,并在整车系统及平台上进行紧密串连,使电动车获得了卓越的整体工作性能。     

天线双轴稳定平台伺服控制器的设计和实现

完成了天线双轴稳定平台伺服控制系统的硬件设计和软件实现,控制系统采用多闭环的变参数PID控制方案,实现了平台高精度和高可靠性控制.选取DSP和CPLD共同完成对无刷直流电机的控制,DSP将占空比和电机控制信号送至CPLD,CPLD根据三相霍尔信号,通过逻辑运算输出PWM波控制信号.这种控制方式即提高了运算速度,又大大减轻了DSP的负担.硬件设计主要围绕控制核心DSP展开,包括传感器信号的接入,数据处理,以及通信模块设计.软件设计主要包括伺服控制系统总体的软件设计和控制算法的软件设计.     

采用DSP和CPLD的新型定子永磁型双功率流电机的驱动系统

主要阐述了以一台定子永磁型双功率流电机为控制对象,以浮点数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为控制器的设计方法。分别介绍了内外转子的位置检测方法及速度算法,功率电路的选择,相电流检测,基于CPLD的过电流保护等,其中重点解决了内转子的位置算法。通过斩波控制的方法,证明了该系统可以有效完成对双功率流电机的控制,为以后研究电机在不同工况下的运行性能打下了基础。     

光纤声发射信号采集与处理系统设计研究

针对数字式光纤声发射检测要求,本文设计了一种以DSP和CPLD为核心的信号采集与处理系统.该设计将DSP的高速信号处理能力与CPLD较强的控制能力相结合,利用DSP的DMA通道使数据采集与处理并行工作,实现信号的实时采集与处理.本文给出了系统硬件原理电路和主要的软件设计方案,讨论了CPLD时序控制设计及DSP处理系统中的关键技术问题.调试及仿真结果表明,系统具有设计简明、程序便于修改、CPU执行效率高等优点.     

基于母线电流传感器的相电流重构方法

针对使用三相电压源型逆变器的直流母线电流传感器信息,重构电机相电流方法中存在非可测量区域的问题,在分析相电流重构基本原则和现有脉冲宽度调制(PWM)信号修整方法的基础上,提出了通过平移桥臂开关状态波形来修整PWM信号的方法,该方法不增加功率器件的开关损耗,且满足非零电压空间矢量最小作用时间的要求.应用空间电压矢量分析方法证明了修整后的PWM信号在一个开关周期内不改变参考电压的幅值及相位,从而保证了电机相电流具有低的谐波畸变率.以交流永磁电机驱动系统为例进行了实验研究,结果表明采用该方法在稳态和瞬态的情况下都能够精确重构电机相电流.     

基于DSP的永磁同步直线电机无位置传感器控制系统

为了实现永磁同步直线电机的无位置传感器运行,以采样得到的电机三相电压和电流信号为输入信号,利用TM S320F2812 DSP,计算出电机动子的位置信号,作为控制系统的反馈信号。在DSP硬件功能和电机动子位置估算方法的基础上,完成了系统的硬件架构设计和软件流程设计。     

永磁同步电机伺服系统数字化实现研究

提出了一种基于DSP和CPLD芯片的全数字化永磁同步电机伺服控制系统。利用DSP芯片和CPLD芯片的开发板分别设计并实现了电流检测、转子位置和转速辨识、触发脉冲生成。采用空间电压矢量控制策略,通过C语言编程实现了永磁同步电机的转速调节。     

基于DSP的永磁同步直线电机无位置传感器控制系统

为了实现永磁同步直线电机的无位置传感器运行,以采样得到的电机三相电压和电流信号为输入信号,利用TM S320F2812 DSP,计算出电机动子的位置信号,作为控制系统的反馈信号。在DSP硬件功能和电机动子位置估算方法的基础上,完成了系统的硬件架构设计和软件流程设计。