DSP设计硬件方案.doc

开关磁阻电机调速系统硬件设计方案 一 开关磁阻电机调速系统整体方案 开关磁阻电机调速系统由电机，功率变换电路，控制电路，检测电路，保护电路以及键盘、显示电路组成，其中电源部分可以看成一个相对独立的电路。检测电路包括对各相电流，主电源电流，主电源电压，功率开关元件的电压，功率开关元件的温度，负载以及转速的检测；保护电路与检测电路有一定的联系，包括因过流，过压，过热，过载，欠压等故障而实行的保护。 二 TMS320F240 CPU 系统 整个调速系统中DSP是核心内容，控制软件和外围接口构成DSP控制系统。其中： ADCIN2，ADCIN3，ADCIN4作为A，B，C三相电流反馈值输入通道。 CAP1，CAP2，CAP3作为电机运行1、2、3三只光电脉冲发生器光电脉冲输入通道。 IOPB0，IOPB1，IOPB2作为电机启动时，1、2、3三只光电脉冲发生器光电脉冲输入通道。 IOPB3作为主电源过流检测信号输入通道。 IOPB4作为主电源过压检测信号输入通道。 IOPB5作为主电源欠压检测信号输入通道。 /XINT1作为键盘、显示中断请求信号输入通道。 /PDPINT作为严重故障信号输入通道。 PWM1~6作为六路PWM波控制功率元件信号输出通道。 关于F240及其周边电路详见以下电路图： CPU.sch------------------CPU以及周边电路原理图； CPUPower.sch----------DSP电源电路原理图； Ex-Ram.sch-------------DSP扩展RAM电路原理图。 三 键盘、显示 电机要求有命令输入和运行信息显示，采用专用键盘显示接口芯片Intel8279来管理键盘输入和显示输出。 根据要求分析，应有启动键（START），停机键（STOP），电机换向键（DIREC），设定键（SETV），0值键，1值键，2值键，3值键，4值键，5值键，6值键，7值键，8值键，9值键共14个键值；有关电机的升速时间，降速时间等参数的设定通过软件设定，以减少硬件的开销。 键盘的使用可以采用另外一种方案，即用增值键，减值键和移位键来决定电机转速的设定，但该方案编程比较复杂，并且8279对键盘的管理非常方便，多几个键不会对资源的消耗有很多的影响。 由于面板电位器的精度以及可视性差，故电机转速的设定不采用面板电位器。 4个LED用于显示4个严重故障状态：过流，过压，过载，IPM（智能功率模块）故障。其中过载故障有待考虑。 6个八段LED的前两位用于显示功能码（启动，停机，设定，换向）和故障代码（过流，过压，过载，功率变换器故障），后四位显示电机转速（包括设定转速和运行转速）。 键盘、显示详见电路图：KEY-LED.sch------------键盘、显示电路原理图 四 检测与电流保护 检测包括定子绕组各相电流是否过流（A-OC、B-OC、C-OC），主电源直流侧电流是否过流（P-OC），主电源是否过压（P-OV），功率驱动器故障（DR-FAULT）。 由于驱动电路采用IPM（智能功率模块），模块内集成了过流，过热，短路，欠压保护措施，所以过热等故障不在此考虑。 其中主电源过流，主电源过压，功率驱动器故障被视为严重故障信号。保护是针对检测结果进行的。当检测结果出现异常情况即认定有故障时，保护电路动作，一方面直接封锁控制信号输出，另一方面通知CPU，由CPU关闭控制信号，实行停机并给出有关显示信息，此时要求各路故障信号输入TMS320F240的IO口，由DSP来判断是何种故障，然后通过8279进行在线显示。 故障保护电路详见Protect.sch---------故障保护电路 电流检测与保护电路 电流检测的目的是防止过流，而过流是引起功率驱动器烧毁和SRM绕组损坏的主要 原因之一。电流检测分为两部分，一是对定子各相绕组电流的检测，其结果送入CPU，以形成电机控制的电流环。当发生相绕组过流时，通过保护逻辑封锁控制信号输出；当绕组中电流下降到一定值时，检测电路将撤销相绕组过流信号，保护逻辑又允许控制信号输出。相绕组过流信号不由8279给出显示；另一方面，对主电源回路电流进行检测，一旦检测到有主回路电流过流时，立即封锁控制信号输出，通知CPU关断所有控制信号并给出显示信息。 主回路电流采样值不送入ADC。 相电流过流保护在硬件上采用带回差的施密特触发器，电流给定值和检测值同时送给带回差的比较器，当检测值超过上限时关断主功率开关使电流下降，当检测值低于下限时再导通主功率开关使电流上升。 电流检测电路见Idetect.sch----------------电流检测电路原理图 电压检测与保护电路 电压检测与保护是针对主回路电源电压进行的。由于IPM集成了欠压保护功能，在此不考虑主电源欠压故障。