1、基于 TMS320LF2407 的直接转矩模糊控制第 18 卷第 3 期2oo5 年 5 月机电产品开笈与新DevelopmentInnovationofmachineryelectricalproductsVOI.18.No.3May.2005基于 TMS320LF2407 的直接转矩模糊控制彭思齐,刘国荣(湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭 411105)摘要:本文提出了一种基于 TMs320LF24o7 直接转矩模糊控制系统的实现方案.所设计的系统充分利用了 DSP 和模糊控制的优点,硬件简单,实时性好,结构紧凑,具有良好的动,静态特性.关键词:直接转矩控制;模糊控制中图分类号:TN911,
2、TM343 文献标识码:A 文章编号 :10026673(2005)03-022-020 引言直接转矩控制是上世纪 80 年代中期继矢量控制之后发展起来的一种异步电机变频调速控制技术.它是利用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下计算与控制交流电机的转矩,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节 PWM 信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能.控制结构简单,控制手段直接,信号处理的物理概念明确【.模糊控制是一种智能控制方法,其不需要被控对象精确的数学模型构,其适应性好,系统鲁棒性好,易于实现无超调控制等优点,比较适合于异步电机的控制.直接转矩控制这种结构特别适合全数字
3、化,对硬件的处理实时性和快速性要求很高.TMS320I407A 是 24x系列的顶级芯片,是专为控制电机而设计的 DsP 芯片.1 系统的控制原理异步电机的直接转矩控制系统基本结构原理如图 l,异步电动机在仪,B 坐标系上的磁链方程如下:rl,=f(u 一 Ridtr=f(u 儡一 Ri 饵)dt式中:l,一仪 B 坐标系中定子磁链分量;UuB 坐标系中定子电压分量;1 目,i 仪 B 坐标系中定子电流分量;R 一定子电阻.电磁转矩与定子磁链和转子磁链的关系如下:L=Kl,si.sinq(t)收稿日期:20050304J喜耋.男,在读硕士.主要从 l 事电机控制方面的教学与研究 .JEmail
4、:sqpenglsina.c0m式中:L 一电磁转矩;K 转矩系数;l,广定子磁链;i 广定子电流;p 一磁通角.保持定子磁链矢量幅值l,为额定值,以充分利用电动机铁心.式中 i,sinq(t)为定子电流的转矩分量,它由负载决定.要改变电动机转矩大小,可以通过改变磁通角来实现.磁通角为定子磁链与定子电流的夹角.本文通过改变定子磁链相角来改变电动机转矩的大小,定子磁链相角增大则磁通角增大,相应转矩增大.将定子磁链偏差与电磁转矩偏差模糊化,建立模糊控制器【.文献【3】中模糊控制规则表存于 DSP 中,系统根据 DSP 计算值查表选择逆变器的开关状态,达到最优控制.图 1 系统结构图Fig.1Sys
5、temstructure2 硬件结构硬件结构如图 2 所示.2407 芯片结构如下:高速运算能力(40MIPS),高性能静态 COMS 技术,片内32KROM,1.5KRAM,544DARAM,2KSARAM;2个事件管理模块 EVA 和 EVB:含 2 个通用定时器,3 个事件捕捉器,8 个 16 位 PWM 通道;串行通讯 SCI 模块,支持 CPU 与其他使用标准格式的外设之间的串行通?开发与创新?讯;10 位 A/D 转换模块(/II,转换时间 500ns),可选 择有 2 个事件管理器来触发;其它模块:I/0,CAN,菱 IGBT 模块.内含过压,过 I 功率器件采用三菱智能模块.内
6、含过压,过 I流,过热保护.图 2 硬件结构图Fig.2Hardwarestructureofthesystem3 软件设计采用不规则采样法生成三项 SPWM 波的闭环调速DSP 控制程序,载波频率固定为 20KHz,DSP 晶振10MHz,内部 4 倍频,时钟频率为 40MHz,调制波频率一由外部输入并转换成合适的格式(Q4 格式).调制度 MI的范围为 00.9,死区时间为 1.6s,最小删除脉宽 3txs.I程序由主程序和定时器下溢中断子程序组成.主程序的工作是根据输入的调制波频率计算 N 和 2N,并根据 u/:F 曲线确定 M 值.J主程序如图 3 所示,定时器下溢中断子程序框图如
7、l图 4 所示.l 呈蔓:l一读取 A/D 转换结果得到两相电流 i 及主回路电压 u.二二二判断 i.h 是否过流,若过流则设置过流标志m,UI,UalJ 通过计算得到,l一I 羲 l2 謦计算 Ts 及其偏差与磁链偏差模糊规则表得到开关状态!通过全比较动作 ll 输出零单元(ACTR)输 II 矢量人此开关状态 lL1_-JL 一1l 清除过lI 流标志兰兰!:兰!竺型:卜_NI 采样速度并进行f 速度环计算ll 盖盏嘉所 llL叵Fig.4Flow-chartofSubprogramaboutinterruption4 结论本系统搭建在可靠系统基础之上,并在实践中得到了成功验证.文中提出
8、的基于 TMS320LF2407ADSP 的直接转矩模糊控制的实现方法,充分利用模糊控制策略的优点,将模糊控制与 DSP 高速运算的特点结合起来,实现了快速性和实时性.对于生产实践具有重要的参考价值,是异步电机控制日后的发展方向.参考文献:1李华德.交流调速控制系统M1.电子工业出版社 ,2003.1 系统初始化 ll 循环模块,lIii31 梁中华.采用模糊控制器的直接转矩控制交流调速系统研究J1.I 堡等待中断 HTl 中断服务程度 lI 沈阳工业大学,2004,6.矗序框图【4】黎亚元?基于直接转矩控制无速度传感器交流调速研究 fJ?机械structureorm 一 l5辜拣航空航天大学
9、出.FuzzyDirectTorqueControlBasedonTMS320LF2407PENGSiQi,L1UGuoRong(TheCollegeofInformationEngineering,XiangtanUniversity,XiangtanHunan411105,China)Abstract:ThispaperintroducesafuzzyDTCshemebasedonTMS320LF2407.ItutilizescompletelythefunctionofthefuzzycontrolandDSPchip.Thesystemhasacompactstructureandgooddvnarnjcandstaticcharacteristics.Keywords:DTC;fuzzycontrol中国机械工业联合会主办:机电产品开崖与刨辫 务砉( 双月刊)邮发代号:82-401 全年订价:58.80 元欢迎投稿欢迎订阅欢迎刊登广告
