تحقیق بر روی سیستم کنترل سرعت موتور بدون برش بر اساس DSP
موتورهای DC بدون برسی از اواخر دهه 1970 توجه دانشمندان به سیستم های موتور و رانندگی را جلب کرده اند. اشکال بسیاری از ساختار کنترل رانندگی موتور وجود دارد. در سال های اخیر، محققان خارجی بر نوسان گشتاور موتور DC و مشکلات کنترل آنها تمرکز کرده اند. مدار کنترل دیجیتال با میکرو رایانه تک تراشه به عنوان هسته دارای توانایی کنترل سرعت قوی است، اما تنها می تواند کنترل دیجیتال حلقه بیرونی سیستم را درک کند و DSP می تواند کنترل کامل دیجیتال را تحقق بخشد.
سری TMS320C28x جدیدترین تراشه DSP ثابت 32 بیتی است که توانایی پردازش سیگنال دیجیتال، توانایی مدیریت زمان قدرتمند و عملکرد کنترل جاسازی شده را دارد، به ویژه برای اندازه گیری و کنترل پردازش داده ها در مقیاس بزرگ [1].
در سیستم کنترل سرعت سرعت ماشین DC بدون برس، به منظور فعال کردن اشکال زدایی برای دانستن اطلاعات در حال اجرا از سیستم در زمان واقعی، لازم است جمع آوری اطلاعات مانند سرعت موتور و جریان آرماتور در زمان واقعی، و انجام تجزیه و تحلیل داده ها و پردازش [2] فرایند کنترل پیچیده است و الگوریتم کنترل مقدار زیادی محاسبه دارد. بنابراین، سیستم انتخاب تراشه DSP TMS320F2812 با قابلیت پردازش داده قوی به عنوان هسته کنترل، و سپس ترکیب تراشه یکپارچه کنترل اختصاصی MC33035 را برای طراحی و ساخت یک فرمانر DC موتور براش بدون در نظر گرفتن.
1 ساختار سیستم
این سیستم با موتور DC بدون برس بدون سرعت بالا هدف قرار گرفته است. در اصل، حد بالای موتور سرعت محدود نیست. حداکثر سرعت موتور مورد استفاده در آزمایش 50000 دور در دقیقه است و قدرت موتور 5 کیلو وات است.
حالت های ارتباطی و JOG (دستی) برای عملیات کاربر پسند در طراحی سیستم طراحی شده اند. حالت ارتباطی اجازه می دهد تا کاربر به راحتی موتور را در مقابل کامپیوتر قرار دهد، حداکثر سرعت و شتاب موتور را تنظیم می کند و سرعت واقعی موتور را نشان می دهد. هنگامی که کامپیوتر وجود ندارد، کاربر همچنین می تواند عملکلی روی موتور را از طریق حالت JOG انجام دهد. برای تنظیم سرعت موتور استفاده می شود.
صندوق سرمایه گذاری: بنیاد ملی علوم طبیعی چین (70271001)
موتور DC بدون برش طراحی شده و کنترل شده توسط سیستم از عنصر Hall به عنوان مکانیابی بازخورد موقعیت برای استفاده از اطلاعات موقعیت و سرعت چرخشی از سیگنال پالس بازخورد استفاده می کند. DSP کنترل هسته کنترل سرعت را با توجه به سرعت واقعی جمع آوری شده را تصحیح می کند و کنترل سرعت بسته موتور را کنترل می کند. علاوه بر این، سیستم اطلاعات فعلی را از IGBT درایو موتور دریافت می کند. با ترکیب این سه اطلاعات، کل سیستم کنترل سرعت موتور به طور ایمن، پایدار و قابل اعتماد کار می کند.
2 طراحی سخت افزار سیستم
اتصال خطوط سیگنال بین قطعات توسط optocoupler جدا می شود، و دو انتهای optocoupler متصل می شوند همانطور که در شکل نشان داده شده است. optocoupler مورد استفاده در اینجا TLP521 است که دارای ولتاژ جداسازی 2500V است. در این سیستم، حداکثر ولتاژ بخش درایو 300 وات و 2500 وات می تواند امنیت مطلق سیستم را تضمین کند. در شکل 3، optocoupler در یک منطق مثبت، یعنی ورودی 1، و خروجی نیز 1 نیز متصل است. علاوه بر TLP521، چندین optocouplers با سرعت بالا 6N127 در اتصال خط ارتباط استفاده می شود.
2.1 بخش کنترل
قسمت اصلی بخش کنترل TMS320F2812 است. این در تولید یک هیئت ICETTEK-2812-B (DSP توسعه هیئت مدیره با 2812) استفاده می شود. علاوه بر DSP، تراشه مدیریت قدرت نیز وجود دارد که 5V خارجی را به 3.3V تبدیل می کند. طراحی شده توسط
2812 سرعت، سیگنال بازخورد جاری و سیگنال بازخورد موقعیت را از موتور جمع می کند. DSP این سه سیگنال را برای خروجی سیگنال کنترل خارجی ترکیب می کند. سیگنال بیش از حد جریان داده شده از بخش رانندگی یک سیگنال 0، 1 است. DSP همیشه وقتی این کار را می کند، این سیگنال را نظارت می کند. هنگامی که آن را تحت نظارت است، به این معنی است که موتور بیش از حد بار شده و بلافاصله یک سیگنال برای متوقف کردن موتور از چرخش، به طوری که به موتور آسیب نرساند. و فرماندار
خروجی سیگنال کنترل سرعت توسط DSP یک مقدار دیجیتالی است. این مقدار دیجیتال به مقدار ولتاژ توسط D / A به MC33035 برای تنظیم سرعت تبدیل می شود. این سیستم با استفاده از 12 بیت سریال D / A (TLV5616)، به دنبال آن تقویت مرحله اول (LM358)، به طوری که ولتاژ خروجی بر اساس الزامات موتورهای مختلف تقویت می شود.
ارتباط بین TMS320F2812 و PC با استفاده از اتوبوس 485 انجام می شود. در کنترل صنعتی، درخواست اتوبوس 485 بسیار رایج است، فاصله انتقال طولانی است و عملکرد پایدار است، بنابراین سیستم 485 اتوبوس را برای انتقال انتخاب می کند.
2.2 بخش درایو
هسته کنترل بخش راننده MC33035 است و دستگاه های رانندگی IR2183 و IRGP50B60PD1 هستند. به عنوان هسته کنترل بخش رانندگی، MC33035 موقعیت موتور روتور را با توجه به سیگنال موقعیتی که توسط موتور سالن تغذیه شده است کنترل می کند تا سوئیچینگ IGBT را کنترل کند.
اگر چه IGBT دارای ویژگی های برتر در حالت است، هنوز هم آسان نیست IGBT را بلافاصله خاموش کنید. در طی اشکال زدایی، متوجه شدیم که هنگامی که IGBT خاموش شد، باعث می شود که موتور به گرمازدگی یا حتی سوختگی برسد. این به اقدامات مربوطه در طراحی مدار نیاز دارد، مانند یک مقاومت متصل در ترمینال خروجی IR2183 و اتصال IGBT؛ توجه بیشتری باید هنگام طراحی طرح PCB انجام شود و طرح باید متقارن باشد.
سرعت موتور توسط پین کنترل از 11 پین MC33035 (ورودی غیر ورودی تقویت کننده سیگنال خطا) تنظیم شده کنترل می شود. با توجه به این ولتاژ، سیگنال مدولاسیون پهنای پالس (PWM) به صورت داخلی برای کنترل سه خروجی سمت درایو پایین تولید می شود. سرعت موتور با تغییر طول پالس خروجی برای تغییر طول زمان IGBT تنظیم می شود.
2.3 نمایش بخش
قسمت اصلی کنترل قسمت نمایشگر AT89C51 است و فرمان بین قسمت صفحه نمایش و قسمت درایو از طریق پورت سریال AT89C51 و 2812 (یعنی ارتباطات) منتقل می شود. قدرت 5V مورد نیاز برای بخش نمایش همزمان توسط بخش کنترل ارائه شده است.
در اینجا، سرعت جمع آوری شده توسط پایان شمارش AT89C51 برای جمع آوری سیگنال پالس خروجی هال جمع آوری می شود. این سیگنال به یک فرکانس تبدیل می شود و به نمایشگر لوله 7 عدد دیجیتال فرستاده می شود. در اینجا، AT89C51 به عنوان متر فرکانس عمل می کند.
