運動控制專用集成電路及應用

譚建成  (廣州電器科學研究所)

【摘  要】本文為“運動控捌專用集成電路硬應用(續8) (見1994年《微電機》第2期)的續篇，介紹AD2Sl0O交流矢量處理器的用途、組成部分、工作原理及在交流電機控制中的應用。

    【敘詞】集成電路交流電動機控制原理應用

9 AD2s100交流矢量處理器

    AD2S100集成電路可實現三相120。或兩相正交交流信號的矢量旋轉，它將這些輸入量轉換到由一數字輸入角φ控制的新參考

     在本電路內包括有兩種變換(見圖1)，第一種是計算出三相輸入交流信號的正弦和余弦分量，即矢量的實部和虛部，或者其逆變換，把兩相信號轉換為三相信號。第二種變換是Park變換，將這兩個分量(用Vqs和Vds表系。這個矢量旋轉功能使AD2S100可用于交流異步電動機和直流永磁無刷電動機的控制，包括矢量控制。后者適用于各種應用場合，例如采暖空調、泵和風機控制、機器人、主軸驅動、電動汽車、洗衣機和干衣機驅動等。示)轉換為V’ds和V’qs，這個變換可表示為：

    Vds=VdscOsφ-Vqssinφ

    Vqs=Vdssinφ+Vqscosφ

  這里的sinφ和cosφ是AD2S100由輸入12位并行二進制角φ從內部產生的信號。再由Vds、Vqs經第一種變換的逆變換，得到新的三相信號。  ．

  本電路可接受三相信號輸入、三相系統中的兩相信號輸入或正交兩相信號輸入。HOMOPOLAR OUTPuT檢查三相輸入信號是否平衡，正常時它應為零。

9．1封裝與引腳說明

    本電路采用44腳塑封(P一44A)。引腳(見圖2)說明見表1。表中未列的腳號為空腳。使用電源±5V，輸入信號正常電壓端****±3．3V，高電壓端****±4．25V，直流～50kHz。矢量變換后輸出三相信號模的誤差典型值O．35％，角度誤差典型值9(頻率小于600Hz時)。

    在3腳接受一個輸入數據選通信號，使位置數據同步化并送入內部計數器。第44腳的BUSY高電平時間代表了矢量旋轉的變換時間，其典型值為2μs。23、24_腳狀態組合決定了輸入方式的三種選擇(見表2)。

9．2工作原理

    交流電機牽子電流矢量is可以用三相電源ias、ibs、ics如表示為：

     它也可以由直角坐標表示為：

     在交流電機矢量控制中，ids稱為磁通電流分量，iqs為轉矩電流分量。上式表示了三相一兩相變換，它是由AD2Sloo方框圖左邊的3φ一2φ變換部分完成的。

    定子電流兩個分量的定向控制，需要將它們變換到轉子參考系上去，這需要進行復數運算，它由AD2S100實現。在轉子參考系上的定子電流兩個分量表示為ids和iqs，它們有：

   這里ejφ是核心算子。φ代表運動轉子的角位置(數字)，有：

    上述矢量旋轉運算由AD2S100內幾個乘法器完成。在方框圖右邊再進行一次2φ一3φ變換。

9．3應用

    AD2S100在交流電機控制中的應用舉例如下。

9．3．1交流異步電動機滑差控制