采用DSP工業(yè)電機控制系統電路

驅動(dòng)器

驅動(dòng)器是系統的功率變換部分，是驅動(dòng)電機運轉的關(guān)鍵部分，該部份包括整流、逆變、前置驅動(dòng)、SVPWM驅動(dòng)輸出、電流檢測及多種保護功能。硬件電路如圖4所示。電流環(huán)的運算需要DSP對電機相電流的檢測 ，該系統設計只需要采集兩相的電流(圖3中iA，iB)，根據電流定理就可以知道第三相的電流了。本系統所采用電流傳感器為L(cháng)EM(萊姆)公司的LTS6-NP，如圖4中U2，U3，其為霍爾型電流傳感器。圖4中的IR2136(U1)是IR公司的高壓IGBT驅動(dòng)器，它接受來(lái)自DSP的6路PWM信號，處理后驅動(dòng)圖4中6只IGBT(Q1-Q6)，產(chǎn)生SVPWM信號，控制永磁同步電機的運轉，以達到理想的伺服控制性能。

編碼器

永磁同步電機精確控制離不開(kāi)編碼器，DSP只有通過(guò)對編碼器A、B信號及U、V、W信號的檢測計算，才能完成電機仍至整個(gè)系統的精確控制。另一方面，我們只有自己設計并制作編碼器，才可將價(jià)格降到最低限度。圖5為編碼器硬件圖，U1(HEDS9701)采集A、B信號，PH-U、PH-V、PH-W三只光電開(kāi)關(guān)檢測產(chǎn)生U、V、W信號，它們與碼盤(pán)一起裝在電機內，檢測電機轉速、判斷轉子位置，并將采集信號送給DSP。DSP(TMS320F2406)內部帶有正交編碼模塊，從編碼器輸出的正交信號輸入DSP的PHASEA引腳和PHASEB引腳，內部的正交編碼模塊將信號進(jìn)行四倍頻，再由位置計數器計數從而可以確定轉子的速度和位置。

PHASEA和PHASEB的輸入信號首先必須通過(guò)一個(gè)干擾信號濾波器，該濾波器可以數字延時(shí)，可以濾除毛刺，保證只有真正的信號才進(jìn)行計數。同時(shí)對于只用單個(gè)信號的控制，均可配置為單個(gè)的脈沖計數。對于一個(gè)高速轉軸編碼器，轉軸速度可以通過(guò)計算每單位時(shí)間內位置計數器的變化值來(lái)得到。對于電機低速時(shí)，由于輸入PHASEA和 PHASEB與通用定時(shí)器相連均可作為輸入捕捉引腳，可以利用定時(shí)器測量正交相位之間的時(shí)間周期來(lái)得到高分辨率的速度測量。定時(shí)器模塊利用一個(gè)16位的計數器，通過(guò)對總線(xiàn)時(shí)鐘的分頻來(lái)計數。對于一個(gè)1000齒的編碼器來(lái)說(shuō)，通過(guò)利用定時(shí)器測量速度可以精確測量到0.15轉每分。

機頭同步定位器

編碼器是裝在電機里，而機頭同步定位器則是裝在機頭里，它們均屬于傳感器的范疇。微機控制縫紉機的一個(gè)重要指標是停機位置的準確度，這里包括上針位和下針位的停機，所以，縫紉機在這兩個(gè)位置必須各給出一個(gè)信號，DSP才可以通過(guò)檢測這兩個(gè)信號來(lái)控制電機停止，這是機頭同步定位器的主要作用。另外電機運轉通過(guò)皮帶與機頭連接傳動(dòng)，皮帶可能存在打滑現象，只有結合電機編碼器信號與機頭同步信號，才能準確判斷系統狀態(tài)，從而保證系統運轉在最佳狀態(tài)。上下針位信號的產(chǎn)生主要是依靠安裝在機頭上的兩塊極性相反的磁鐵(跟著(zhù)電機旋轉)，對兩個(gè)相反安裝的開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器(固定)作用，即每塊磁鐵僅對應一個(gè)傳感器起作用。當機頭旋轉到上針位或下針位位置上時(shí)，相應的開(kāi)關(guān)霍爾傳感器因為磁場(chǎng)到達其跳變的閾值，而產(chǎn)生輸出跳變，也就是需要的開(kāi)關(guān)信號，即機頭同步信號。我們選用Allegro公司的U3144，應用方便，性能穩定。

目前該縫紉機控制系統已開(kāi)發(fā)成功，并進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。從實(shí)際使用效果看，該控制技術(shù)實(shí)現了縫紉機針位控制的快速性與準確性，保證了高低速運行的平穩性，同時(shí)使縫紉機具備了自動(dòng)剪線(xiàn)、自動(dòng)撥線(xiàn)、自動(dòng)前后加固的功能?；贒SP的磁場(chǎng)定向控制技術(shù)是運用于縫紉機電氣控制系統的突破口，它的成功開(kāi)發(fā)，其意義不僅在于可以在工業(yè)縫紉機電控系統中獲得較高的性能，另外可將該技術(shù)演化到其他種類(lèi)的縫制紡織設備中去，以實(shí)現針位控制的快速性與準確性。