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彭州市西门子代理商由于永磁伺服电机具有转子转动惯量小、响应速度快、效率高、功率密度大、电机体积小、消除电刷而降低噪声和减少维护等其他电机难以比拟的优点,在高性能位置伺服领域,由其为伺服电机组成的伺服系统应用越来越广泛。永磁无刷电机有两种形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以PM为伺服电机的伺服系统目前实现永磁同步电动机的控制主要采用DSP、DSP+FPGA和DSP+ASIC三种途径。前两种方式实现位置控制编程量较大,美国国际整流器件公司针对高性能交流伺服驱动要求,基于FPGA技术开发出了完整的闭环电流控制和速度控制的伺服系统单片解决方案———IRMCK201。笔者基于这种数字运动控制芯片,设计了DSP和IRMCK201的交流伺服控制系统。该系统同样具有性能优越、结构简单、编程任务小、开发周期短等优点,也具有很好的推广意义。

1IRMCK201芯片简介

彭州市西门子代理商美国国际整流器件(IR)公司针对高性能交流伺服驱动的需求,设计出了基于FPGA技术的完整的伺服驱动控制解决方案———IRMCK201芯片。与传统的运动控制专用DSP芯片不同的是,IRMCK201不仅包含运动控制的外围功能(如PWM、编码计数电路、电流传感接口等),而且还包含通过硬件实现的FOC算法和速度控制算法,从而省略了编程任务,简化了高性能交流伺服系统的设计。此外,它还适用于不同类型的永磁电机或感应电机,因而有很好的应用前景。

IRMCK201芯片的主要特点如下:①完整的电流闭环控制和速度闭环控制;②带死区的空间矢量PWM;③大时钟输入33.3MHz,高PWM载波频率83.3kHz,电流环带宽5.5kHz,速度环更新率5/10kHz;④具有与高压线性电流传感器IR2175、高压驱动芯片IR213x、霍尔A/B/C信号、光电编码器、RS232或RS422、快速SPI的接口;⑤配置光电码盘的线数范围为200PPR～10000PPR;⑥可以监视直流母线电压;⑦可以配置模拟参考输入;⑧2MHz的计数器改善低速性能;⑨具有4路采样/保持的A/D转换接口;⑩通过主机寄存器接口,AT24C01A可对内部数据/参数进行初始化;11智能IGBT保护控制。从上面可以看出,作为运动控制芯片,IRMCK201在硬件上具备了伺服控制所必需的控制单元,如带死区时间设置的空间矢量PWM、PARK变换和Clark变换、电流环PI调节器、速度环PI调节器、速度测量单元等。这样用户就省去了编写代码任务,简化了复杂的设计过程。

2系统实现

彭州市西门子代理商该交流伺服系统控制电路主要由TMS320LF2407、IRMCK201和少量的外围电路组成。采用TI公司的DSPTMS320LF2407作为主控芯片,负责伺服电机位置环的处理,同时负责电机的启动、停止以及键盘响应和显示的操作,并完成IRMCK201的初始化。IRMCK201内部硬件电路完成系统的电流环、速度环控制,终产生SVPWM驱动信号,以完成对功率模块的开关控制,同时通过A/D接口对母线电压进行监测,以实现过压保护功能。系统采用2000PPR的增量式光电码盘和霍尔传感器测量电机位置和速度信号,采用IR2175电流传感器对相电流采样。由于IRMCK201提供了IR2175接口,所以采样的电流信号可直接送到IRMCK201作为控制部分的电流反馈。为了增强系统的抗干扰性,采用高速光耦将系统的控制部分和功率部分进行隔离。主电路由三相桥式全波整流电路、滤波器和逆变器等组成。系统硬件设计结构框图如图1所示。

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