永磁同步電動(dòng)機反饋線(xiàn)性化控制系統設計研究

該平臺采用TPS767D318型雙端輸出電源管理芯片來(lái)實(shí)現5 V向3．3 V，1．8 V電壓轉換。
3．2 邏輯保護譯碼設計
系統中D／A輸出的譯碼信號、PWM死區保護和故障保護信號等通過(guò)一塊CPLD ISPM4A5-128／64實(shí)現。ISPM4A5借助于Lanice的ispLEVER軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現功能和時(shí)序仿真并生成可執行文件。其供電電壓為5 V，輸出為3．3 V，與DSP連接無(wú)需電平轉換電路。輸入信號為：IGBT功率管開(kāi)關(guān)控制PWM信號、過(guò)流保護信號、過(guò)壓保護信號、譯碼地址信號、故障復位信號、電源復位信號。輸出信號為：D／A通道選擇譯碼輸出，74F245使能信號、DSP功率保護信號、故障指示信號等。其中，晶體振蕩器頻率為10 MHz。
3．3 采樣電路
系統中霍爾電壓、電流傳感器采集到的信號，通過(guò)電壓跟隨器后輸出uin送至A／D調理電路。由于DSP的A／D輸入端僅能接收0～3 V信號，所以由傳感器輸出的交流信號還要經(jīng)過(guò)電平抬升電路，A／D調理電路如圖4所示。uin來(lái)自霍爾傳感器電壓跟隨器的輸出，取參考電平uref=1．5 V，通過(guò)采用運算放大器IM324構成同相比例運算電路，uo送給DSP的A／D輸入端。輸入與輸出的關(guān)系為：

R5與C4構成低通濾波器，用于消除高頻開(kāi)關(guān)信號干擾。二極管1N4148實(shí)現箝位保護功能，防止由于電壓過(guò)高而燒壞DSP。

3．4 驅動(dòng)電路
采用HCPL3120光電耦合和穩壓二極管等器件構成IGBT驅動(dòng)電路，如圖5所示。利用光耦實(shí)現PWM弱信號與IGBT功率電路電氣隔離，以保證DSP控制系統的安全性。

在IGBT門(mén)極與發(fā)射極之間加15 V電壓，使IGBT導通，加-5 V電壓時(shí)IGBT關(guān)斷。當PWM為低電平時(shí)，光耦初級導通，次級輸出電壓uo=20 V，通過(guò)R3=8．2 Ω加在IGBT門(mén)極，而參考電壓為5 V，這樣IGBT門(mén)極與發(fā)射極問(wèn)的電壓為15 V，IGBT導通。當PWM為高電平時(shí)，光耦初級截止，IGBT門(mén)極與發(fā)射極之間的電壓為-5 V，IGBT關(guān)斷。發(fā)光二極管VD1用于指示IGBT開(kāi)關(guān)情況。
3．5 光電編碼器信號檢測電路
所使用的控制策略中需電機轉速信息。采用增量式光電編碼器對轉速進(jìn)行測量，系統采用TLP550光耦來(lái)實(shí)現光電編碼器與DSP之間的連接。

4 實(shí)驗研究
采用TYB150-4-100型PMSM參數為：額定電壓190 V，額定電流6．2 A，額定轉速1 500 r·min-1，額定功率1．5 kW，額定頻率50 Hz，極對數2，直軸電感12．765 mH，交軸電感7．695 mH，定子電阻1．2 Ω，轉子磁鏈感應到定子側0．42 Wb。
為驗證該控制系統設計的可行性，編制了PMSM DTC反饋線(xiàn)性化算法軟件進(jìn)行實(shí)驗研究，定子磁鏈給定為0．42 Wb，轉矩限幅為9 N·m，DSP控制周期為100μs。轉速環(huán)PI調節器比例系數為0．01，積分系數為0．005，k1=k2=4 000。

電動(dòng)機轉速680 r·min-1，空載時(shí)波形見(jiàn)圖6a?？芍孩賹?shí)際轉矩跟蹤給定轉矩：②α軸定子磁鏈為正弦波，幅值為0．42 Wb；負載穩態(tài)波形見(jiàn)圖6b ?？芍孩賹?shí)際轉矩跟蹤給定轉矩均值為2．6 N·m；②α軸定子磁鏈為正弦波，幅值為0．42 Wb。由實(shí)驗波形可知，硬件系統運行可靠。

5 結論
以TMS320F2812型DSP為核心，設計了一套直接轉矩控制永磁同步電機反饋線(xiàn)性化控制系統。結果表明，該系統工作可靠，響應速度快，其硬件系統的設計將為直接轉矩控制永磁同步電機反饋線(xiàn)性化系統控制策略的深入研究奠定良好基礎。