基于dsp控制的ipm數字化電機伺服驅動系統設計
李長詩，王素梅
（鄭州輕工業學院機電工程學院，鄭州450002）
摘要：文章以基于tms320lf2812 dsp的電機數字化控制系統為應用平臺，闡述了驅動系統及其外圍電路硬件設計。詳細給出了整流逆變，功率驅動，過壓欠壓保護，光耦隔離等電路設計，并針對數字化控制給出了特定dsp芯片所需的內部電源轉換電路。實驗及仿真結果表明該驅動系統工作性能穩定、抗干擾性強，具有很高的應用價值。
關鍵詞：整流濾波；ipm智能模塊；dsp
中圖分類號：tm271+ 82 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)04-0042-03
0引 言
在提高工作效率，減少資源污染與浪費，提高電機各種運行性能的要求下，電機的數字化控制系統已經是本領域研究的熱點。
本文以公司tms320f2000系列dsp的三相電機數字化控制系統研究這一實驗項目為應用平臺，重點研究了系統電源部分電路設計，主要包括整流、dip - ipm逆變、過壓欠壓保護電路、光耦隔離、輔助電源轉換電路等，其優越性體現在實現電壓值多路輸出的同時，又可以使元件穩定可靠地工作，實現系統的抗干擾穩定運行。實驗及應用結果表明該電路具有良好的性能和很高的應用價值。該控制系統選用功率為0.75 kw，額定轉速為1500 r/min的y型交流電機。文中所用元器件參數及各種模塊的選取均是根據電機運行參數而定！
1 系統硬件驅動框圖
電機數字化控制系統的控制部分以dsp為核心，另外還要電源處理模塊、ipm驅動隔離控制模塊、脈沖形成、轉速位置檢測模塊、電流檢測模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊等電路。電源部分的主電路采用交一直一交電壓型變頻電路，其中包括橋式整流、濾波電容和智能功率模塊ipm。總體結構原理圖如圖l所示，其工作原理是：dsp接受采樣電流和電壓信號、電機轉速和轉子位置信號，運用控制算法，得到pwm控制信號，經光耦隔離電路后，驅動ipm開關器侔。當系統出現短路、過流、過壓、欠壓、過熱等故障時，dsp將封鎖pwm輸出信號，關斷ipm的輸出，并通過指示燈顯示。
2驅動系統主電路
2.1整流電路
系統電源分為控制部分和驅動部分，控制部分需要+5 v，±15 v三路電源，其中+5 v給芯片及霍爾電流傳感器供電，±15 v給運放及外部保護電路供電；驅動部分需要+5 v，+15 v，+200 v三路電源，其中+5 v給光耦供電，+15 v給ipm供電，+200 v為母線電壓。
如圖2所示，為了獲得一個直流電壓，市電電源經過壓敏電阻兄，和扼流線圈t2，經過一個單相二極管橋式穩壓流器。整流電壓波形的濾波采用電解電容濾波器濾波，其電容量大小決定了整流電壓的平均值和輸出紋波電壓的大小，網側功率因數得到提高且不隨輸出電壓變化。因為直流電源要保持一個相對穩定的狀態，則電容器c12要選擇至少十倍于壓電驅動器的電容值。c7主要起高頻旁路作用，減小電解電容高頻損耗和整流電路承受的尖峰電壓。壓敏電阻實質是滑變電阻，當輸入電壓過高時，其自動調節電阻端電壓值，起到保護作用，扼流線圈的作用是抑制浪涌電流，提供一個穩定的電壓輸出。
2.2逆變及功率驅動
2. 2.1功率驅動模塊硬件電路
逆變電路是該電源部分的關鍵電路，其功能是實現dc/ac的功率變換[4]；因為此系統是速度位置閉環控制系統，光電編碼器檢洌到的位置速度信號經過a/d轉換輸入給dsp，dsp根據電壓波動自動調節pwm脈沖，進而調節電壓輸出。此過程動態響應迅速，能夠實現自動調節，與傳統電機運行相比則具有很好的節能效果。
ipm出現過流、過溫、短路故障時將輸出報警信號，將此信號輸入到dsp的pdpint引腳，當有任何故障狀態出現時，pdpint引腳被拉為低電平，此時dsp內定時器立即停止計數，所有pwm輸出引腳全部呈高阻狀態，及時產生中斷信號，通知d |
