刷直流电机调速系统--毕业设计答辩.ppt

无刷直流电机调速系统的研制 指导老师： *** 答 辩 人： *** 班 级： *** 时 间： *** 前言 无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，因此在众多领域中得到了广泛的运用。 本文以TMS320F2812DSP为核心控制芯片，通过改变定子绕组电压的幅值来调节电机转子转速，运用PID控制算法实现了对无刷直流电机的高性能控制，成功地完成了对无刷直流电机转速的调节。 1 无刷直流电机原理 1 无刷直流电机原理 当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向与调速的作用。 2 PID控制器的设计 PID控制调节器是对信号进行比例积分微分校正运算的装置。比例调节对干扰有及时而有力的抑制作用；积分调节的作用是消除静态误差；微分调节主要用来加快系统的动作速度，减少超调，克服振荡。 PID调节器的传递函数为： 2 PID控制器的设计 PID控制系统原理图如图，由图可知， e(t)=r(t)-y(t) e(t)作为PID控制器的输入； u(t)作为PID控制器的输出和被控对象的输入。 2 PID控制器的设计 ——比列系数 ——积分常数 ——微分常数 ——控制常量 将积分和微分项离散化处理，得到离散的PID表达式： 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 电机本体的电枢绕组为三相星型连接，位置传感器与电机转子同轴，控制电路对位置信号进行逻辑变换后产生控制信号，控制信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管，使电机的各相绕组按一定的顺序工作。 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 TMS320F2812需要两路供电电源：内核1.8V和外围设备3.3V 。TPS767D318PWP电源电平转换电路如图所示，图中TPS767D318PWP的通道1输出1.8V供给DSP内核，通道2输出3.3V供给DSP外围设备。 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 合理的驱动电路对整个系统的稳定运行至关重要。PWM驱动电路图如所示，驱动芯片采用带光耦隔离的专用驱动芯片HCPL-3120，为保证功率管D1可靠关断，抑制dv/dt引起的误触发，D1采用稳压管IN4733，使其获得-5V左右的关断电压。功率管的栅极串联电阻R2=10Ω，用来抑制控制脉冲的前后沿坡度和防止振荡，并通过高速二极管D2来加速功率管的反向关断。栅源极最近处并联R4=10KΩ，抑制功率管误导通。 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 TMS320F2812的PWM引脚驱动能力小，不能满足TA对驱动信号的要求，因此需要设置PWM接口电路。接口电路采用双轨供电的SN74LVCC4245芯片，该芯片的B口3.3V供电，和DSP的PWM引脚直接连接；A口5V供电，为前级驱动三级管提供驱动信号。 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 3 无刷直流电机调速系统硬件设计 本课题选用电流传感器来检测电机相电流，电流检测信号一是用来反馈给DSP用做电流PI调节；二是用来实现过流保护功能。 4 无刷直流电机调速系统软件设计 本文的无刷直流电机调速系统软件主体包括四大部分:系统初始化程序、DSP主控制程序、MCU控制程序、中断服务程序。 4 无刷直流电机调速系统软件设计 4 无刷直流电机调速系统软件设计 4 无刷直流电机调速系统软件设计 系统DSP主程序主要是完成对电机的启动、停止、有效控制电机的正常运行和出错处理，以及负责现场网络的通信。控制系统主要是对