串行通信在永磁同步電機控制系統(tǒng)中的應用
引 言
TMS320LF2407是TI公司開發(fā)的、適用于電機控制的數(shù)字信號處理器(DSP),在原有DSP內(nèi)核的基礎上添加了脈寬調(diào)制(PWM)、A/D、D/A模塊,從而實現(xiàn)對電機系統(tǒng)的全數(shù)字控制。它在電機控制系統(tǒng)中得到了廣泛應用,并取得了明顯效果。在開發(fā)一套以DSP為核心的永磁同步電機控制系統(tǒng)時,需要及時觀察驅(qū)動系統(tǒng)中的各個變量,同時還要對一些程序進行控制,修改特定參數(shù)。DSP在實際運行中不能用外接的端口進行控制,需要用DSP自帶的串行通信模塊來解決這一問題。通過一臺上位計算機和以DSP為核心的電機控制系統(tǒng)構(gòu)成整個監(jiān)控系統(tǒng),Pc機通過串口來改變DSP程序中轉(zhuǎn)矩、磁鏈給定,以及調(diào)節(jié)PI參數(shù)等,電機控制系統(tǒng)完成對電機的控制,并采集相關數(shù)據(jù)反饋到Pc機中進行分析、處理、顯示和存儲。本文以DSP控制永磁同步電機為例,介紹在整個控制系統(tǒng)中串行通信的實現(xiàn)。
1 永磁同步電機控制系統(tǒng)
永磁同步電機控制系統(tǒng)框圖如圖1所示,采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法,這是19世紀80年代提出的交流電機高性能控制策略。本控制系統(tǒng)是一個速度和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用電壓、電流傳感器檢測直流母線電壓Vdc。及定子二相電流i 和i ,通過坐標變換將定子三相坐標系中的電壓、電流變量轉(zhuǎn)換為α-β靜止定子坐標系中的二相分量。將由磁鏈及轉(zhuǎn)矩觀測器得到的定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩實際值作為反饋量,與磁鏈、轉(zhuǎn)矩給定值進行比較,所得到的誤差信號通過磁鏈、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的滯環(huán)控制單元后,獲得0、1控制信號,再綜合考慮當前定子磁鏈所在的區(qū)域,選擇適當?shù)碾妷嚎諉柺噶靠刂贫ㄗ哟沛湹男D(zhuǎn)速度及方向,即可直接快速地實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。
如果試驗人員能夠及時地觀測并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩、磁鏈、電壓、電流等控制參數(shù),將會極大地提高電機控制系統(tǒng)的開發(fā)效率。
2 串行通信的實現(xiàn)
PC機與DSP串行通信的實現(xiàn)包括三個部分,即硬件設計、上位機程序設計、下位機程序設計。
2.1 串行通信硬件設計
從本試驗平臺實際需要考慮,采用RS-232實現(xiàn)PC機與DSP的數(shù)據(jù)傳輸?,F(xiàn)在RS。232的通信端口是每臺計算機上的必要配置,通常含有COM1和COM2兩個端口,所以能很方便地把上位機與下位機連接起來,實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)測和控制。圖2是TMS320LF2407串行通信接1:1電路[1]。該電路采用了符合RS-232標準的驅(qū)動芯片MAX232進行串行通信。MAX232芯片功耗低,集成度高,+5 V供電,具有2個接收和發(fā)送通道。由于TMS320LF2407采用+3.3 V供電,需要將5 V的1tI1L電平變換為3.3 V高電平,整個接口電路簡單,可靠性高。
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