基于DSP的交流異步電機(jī)高精度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
2．3 高速隔離電路
為實(shí)現(xiàn)低壓數(shù)字電路和高壓功率電路之間的電氣隔離，通常采用光耦隔離，另外，由于SVPWM算法輸出信號(hào)頻率較高，需要反應(yīng)速度較快的光耦，普通的P521光耦無法滿足速度要求，故設(shè)計(jì)中采用的是一款專用的IPM驅(qū)動(dòng)芯片HCPL-4504。
HCPL-4504是美國安捷倫公司專為IPM等功率器件設(shè)計(jì)的高速光電隔離接口芯片，瞬間共模比為15 kV／μs，內(nèi)部集成高靈敏度光傳感器，可以準(zhǔn)確、快速反應(yīng)信號(hào)變化狀況，極短的寄生延時(shí)合適于IPM，是功率器件接口的完美解決方案。
2．4 電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路
由于HCPL-4504需要的的驅(qū)動(dòng)電流為16 mA，而DSP為3．3 V TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，其輸出的電流只有nA數(shù)量級(jí)，因而無法直接驅(qū)動(dòng)。因此，系統(tǒng)需要增設(shè)電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路，如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150971.htm
選用的芯片SN74ALVC164245是TI公司推出的一款3態(tài)輸出電平轉(zhuǎn)換芯片，提供2×8道的3．3 V轉(zhuǎn)5 V(反之亦可)的電平轉(zhuǎn)換接口，最大可輸出24 mA電流，其中A端為5 V電平，B端為3．3 V電平。
2．5 霍爾電流傳感器
霍爾電流傳感器是利用霍爾效應(yīng)來測量電流的，不僅能測直流電流，也能測交流電流，測量精度和量程比電流互感器高，受溫度影響很小，且不會(huì)產(chǎn)生電流過載?；魻栯娏鱾鞲衅鞯墓臉O低，這是其他互感器無法達(dá)到的。系統(tǒng)采用QBC-SY／SYW系列閉環(huán)霍爾電流傳感器，該系列電流傳感器的初、次級(jí)之間是絕緣的，具有超強(qiáng)抗干擾能力，用于測量直流、交流和脈動(dòng)電流。交流互感器連接圖如圖3所示。
該款傳感器集成了調(diào)理電路，在最大可測量輸入電流3 A條件下，輸出電壓4 V。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定輸入電流為1．12 A，所以其最大輸出電壓可達(dá)，但這并不符合TMS320F2812的輸入要求，故還需要另加上一組信號(hào)調(diào)理電路，將輸出電壓從±1．5 V調(diào)理到0～3 V，才能符合DSP內(nèi)部3．3 V A／D參考電壓的要求。
信號(hào)調(diào)理電路需使用RC 4558和TLV431兩種芯片，其中RC 4558為雙路高性能運(yùn)放；TLV431為低壓可調(diào)精密分流穩(wěn)壓器，用作輸出一個(gè)1．5 V的恒定電壓供給信號(hào)調(diào)理電路使用。信號(hào)調(diào)理電路工作原理為：當(dāng)電壓信號(hào)輸入時(shí)，先利用放大器作一級(jí)跟隨處理，然后進(jìn)行反相，最后進(jìn)行加法運(yùn)算。具體電路圖如圖4所示。
2．6 旋轉(zhuǎn)編碼器
為了實(shí)現(xiàn)矢量控制，就必須對電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，因?yàn)門MS32F2812本身的事件管理器中有正交編碼脈沖電路，用于連接光電編碼脈沖以獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)械的位置和速率，方案中轉(zhuǎn)速測量就采用旋轉(zhuǎn)編碼器。
系統(tǒng)綜合考慮后選擇了ELTRA公司的EL40A1024Z5增量式編碼器作為系統(tǒng)得測速單元。其分辨率達(dá)到了1 024脈沖／轉(zhuǎn)，帶有零脈沖，輸出電平為NPN集電極開路輸出，可直接連接DSP，測量轉(zhuǎn)速最高可達(dá)6 000轉(zhuǎn)。
TMS320F2812有兩個(gè)事件管理器(EVA、EVB)，每個(gè)事件管理器(EV)模塊都有一個(gè)正交編碼器脈沖(QEP)電路，它們可以直接與編碼器相連，用來檢測轉(zhuǎn)速。如果電路被使能，那么可以對從CAP1／QEP1和CAP2／QEP2(EVA)或CAP4／QEP3和CAP5／QEP4(EVB)引腳上輸入的正交編碼脈沖進(jìn)行解碼和計(jì)數(shù)。當(dāng)QEP電路被使能，CAP1／CAP2和CAP4／CAP5引腳上的捕獲功能將被禁止。
評論