異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究
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(3)CPLD模塊。
CPLD在該開發(fā)平臺(tái)中起邏輯控制作用?？梢赃M(jìn)行：1)QEP信號(hào)處理，輸入為速度位置傳感器提供的速度位置信號(hào)、DSP給出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，輸出為各IGBT驅(qū)動(dòng)模塊的控制信號(hào)，經(jīng)光耦隔離電路進(jìn)入IPM。正交編碼器檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)位置轉(zhuǎn)速信號(hào)送至DSP，經(jīng)過其內(nèi)部QEP電路得到電動(dòng)機(jī)的速度和方向，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的反饋控制和PWM控制信號(hào)輸出，從而達(dá)到轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。2)地址譯碼，對(duì)DSP輸出的地址信號(hào)進(jìn)行地址譯碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)F2812外圍擴(kuò)展芯片片選功能，選通相應(yīng)的外圍芯片映射至F2812內(nèi)存中。3)DSP的I／O擴(kuò)展，如果系統(tǒng)同時(shí)控制多臺(tái)電機(jī)，DSP自身I／O引腳就不能滿足要求，需要通過CPLD擴(kuò)展。CPLD對(duì)另外電機(jī)的正交編碼信號(hào)進(jìn)行處理，完成正交信號(hào)的倍頻、脈沖計(jì)數(shù)，同時(shí)輸出計(jì)
數(shù)結(jié)果，作為電機(jī)速度、位置判斷依據(jù)。
(4)顯示模塊。
為了保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，通過DSP與CPLD的配合，設(shè)計(jì)了與LCD液晶顯示接口電路，控制LCD顯示以及LED指示燈的顯示，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的人機(jī)接口，使得系統(tǒng)具有良好的人機(jī)操作界面。液晶模塊選用長沙太陽人電子有限公司的SMG12864ZK標(biāo)準(zhǔn)中文字符及圖形點(diǎn)陣型液晶顯示模塊，可顯示128×64點(diǎn)陣或8個(gè)×4行漢字，DSP與LCD之間的接口電路如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162164.htm
液晶的復(fù)位信號(hào)／RST和片選信號(hào)RS由DSP控制信號(hào)經(jīng)過CPLD譯碼后產(chǎn)生，數(shù)據(jù)線．DB[0]～DB[7]由TMS320F2812的數(shù)據(jù)線DATA[0]～DATA[7]經(jīng)過CPLD的雙向總線驅(qū)動(dòng)得到，其它同名信號(hào)對(duì)應(yīng)相連。
(5)保護(hù)模塊。
保護(hù)模塊主要是在系統(tǒng)上電／掉電或出現(xiàn)故障的情況下，及時(shí)提供封鎖信號(hào)，保證系統(tǒng)安全可靠地工作。該開發(fā)平臺(tái)保護(hù)電路具有母線過壓保護(hù)、過流保護(hù)、電機(jī)過熱、IPM故障信號(hào)處理功能。系統(tǒng)的保護(hù)信號(hào)也可以融入到CPLD邏輯中，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，可以實(shí)時(shí)快速切斷CPLD的PWM輸出。
同時(shí)，為了使該硬件系統(tǒng)應(yīng)用范圍得到擴(kuò)展，設(shè)計(jì)了除異步電動(dòng)機(jī)外不同電機(jī)以及不同控制策略可能用到的信號(hào)采集電路，以及不同位置反饋器件所用到的接口電路。
2 開發(fā)平臺(tái)軟件件總體設(shè)計(jì)方案
開發(fā)平臺(tái)的軟件開發(fā)和調(diào)試在TI公司DSP集成開發(fā)環(huán)境CCSC2000下進(jìn)行。用C語言進(jìn)行整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件編程。模塊化的設(shè)計(jì)方法，使得編程和使用都方便靈活。利用本控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，通過軟件編程，可以方便地實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制等控制算法。
CPLD的開發(fā)工具為Max PlusII軟件，VHDL語言編程，根據(jù)指定的引腳配置自動(dòng)生成熔絲文件后，對(duì)CPLD器件下載編程。程序內(nèi)各模塊按嚴(yán)格時(shí)序工作，同時(shí)各模塊又并行工作，完成不同的動(dòng)作。
系統(tǒng)控制程序分為兩部分，即主程序和中斷服務(wù)子程序。主程序完成初始化后進(jìn)入循環(huán)。中斷服序程序主要完成系統(tǒng)各種控制策略，包括電機(jī)定子電流和電壓采樣，完成電流、電壓的A／D轉(zhuǎn)換。利用正交編碼單元處理速度反饋信號(hào)。根據(jù)各種控制算法輸出PWM信號(hào)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。
3 結(jié)束語
DSP結(jié)合CPLD構(gòu)建的電機(jī)開發(fā)平臺(tái)，適合異步電動(dòng)機(jī)控制算法的實(shí)現(xiàn)，以DSP作為主控制器，CPLD輔助功能擴(kuò)展，使得整個(gè)控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展功能和較高的靈活性，不僅節(jié)約了成本，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期，而且提高了開發(fā)性能。
評(píng)論