TMSLF4A的交流电机驱动控制器平台设计报告.docVIP

基于TMS320LF2407A的交流电机驱动控制器平台设计报告 姓名： 班级： 学号：  目录 基于2407A的交流电机驱动平台控制板设计报告 1 一、课程设计目的 1 二、2407A介绍 1 三、总体设计 2 四、详细设计 3 1．最小系统 3 2．检测电路 5 3．转速给定 6 4．PWM输出 7 5．保护及故障处理电路 7 6．显示及人机交互电路 7 7．通信电路 8 五、总结 9 基于2407A的交流电机驱动平台控制板设计报告 一、课程设计目的： 1．初步掌握交流电机驱动控制器的原理和结构 2．掌握交流电机驱动控制各个部分的实现原理与方法 3．掌握电机控制专用DSP的原理与应用 4．掌握电机驱动控制中的电力电子电路原理与应用方法 5．PROTEL原理图与印刷电路图的设计 二、2407A介绍 TMS320LF2407A是TI公司C2XX系列DSP，内核与I/O均采用3.3V供电，因此功耗较低。2407A的运行速度最高可达40MIPS，内部集成了2个8通道的AD转换器。同时，2407A还集成了两个专门用于电机控制的事件管理器（EV）。每个EV包含两个16位通用定时器，3个捕获单元，一个光电编码器接口模块，可以输出8路16位PWM信号，并可以插入死区。此外，2407A还包含SCI、CAN、SPI等接口模块及大量I/O接口。由于2407A性能相对优良，而价格相对较低，因此在电机控制、电力电子等领域获得了广泛应用。 三、总体设计 控制板电路要素： 1，DSP最小系统 2，速度反馈电路 3，电流反馈电路 4，速度给定电路 5，PWM输出保护电路 6，功率板接口电路 7，HMI与通信接口电路 8，其他电路 在众多的交流电机控制系统中，矢量控制技术性能最佳，但也最为复杂。根据矢量控制技术的要求，系统通过测量电机的转速、定子电流、定子电压，按照一定的控制算法调节PWM波的输出，实现电机的转速及转矩控制。同时考虑到电路的启动与运行安全、人机交互及通信等，将系统的控制部分总体结构设计如下图所示： 系统主要包括：DSP核心系统，电流、电压、转速、温度等检测电路，转速的给定电路，PWM输出及保护电路，通信接口电路，人机交互模块，以及一些其他的保护电路。 四、详细设计 根据总体设计，对各个子模块的设计如下： 1．最小系统 DSP最小系统是保证一个DSP能够正常运行的最小系统，除了DSP，还包括电源模块、片外存储器模块、JTAG接口、振荡及锁相环电路。 ①电源模块：控制板是一个3.3V与5V混合的系统，外部为控制板提供的只有5V电源，因此需要使用电源芯片将5V转化成3.3V。并且，供给AD模块作为基准电压的电源VCCA（3.3V）是模拟信号，要与3.3V的数字电源隔离。此外，还应加上复位电路，实现上电复位和硬件复位。设计的电路如下： 电源转换电路 复位电路 ②片外存储电路：由于LF2407A内部存储空间有限，因此必须外接存储芯片扩展，以实现程序的在线下载仿真。系统选用64KX16位的IS61LV6416 SRAM芯片来扩展，将PS、DS相与后，作为片选信号，可以同时扩展程序空间、数据空间。设计电路如下： ③JTAG接口电路：C2XX系列DSP需外接仿真器实现在线仿真，LF2407A采用14针的JTAG作为仿真接口。电路如下： ④振荡及锁相环电路：LF2407A内部集成有振荡电路，只需外接晶振实现起振即可，系统选用20Mhz的晶振。同时，LF2407A内部集成有锁相环电路（PLL），可实现倍频，但须外接滤波电路。电路设计如下： 2．检测电路 系统需采集定子电流、母线电压和实际转速参与控制，同时需采集电力电子器件的温度及泵升电压以保证安全运行。通过功率板及电机上的传感器采集数据，经过控制板的调理，送入DSP实现AD转换。 电流检测：电流采集通过电压型电流霍尔传感器实现，将霍尔传感器的输出经过滤波、分压后输入DSP。由于三相电流只有两项独立，因此只需采集两路电流即可。电流检测处理电路设计如下： 电压检测：电压检测采用电阻分压的形式实现，通过模拟光耦差分输出到控制板，经过控制板的滤波、调理后输入DSP实现AD转换。设计电路如下： 温度检测：为保证电力电子器件(IGBT或IPM模块)的安全，应检测器件的温度，当温度过高，采取一定措施，避免器件损坏。系统采用热敏电阻(HTC)温度传感器在功率板上采集温度，经过控制板的调理输出DSP。电路如下： 其中电阻R67的阻值大小根据传感器来选取。 转速检测：转速通过安装在电机轴上的光电编码器