基于XC164CM的汽車電動助力轉向系統(tǒng)
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/197910.htm
以XC164CM為核心的PMSM電機控制系統(tǒng)硬件如圖6所示。整個系統(tǒng)的控制電路由XC164CM組成。XC164CM作為控制核心,接受外部信息后判斷系統(tǒng)的工作模式,并轉換成逆變器的開關信號輸出,該信號經(jīng)驅動電路后直接驅動功率MOSFET給電機供電。
電流采樣電路
通常PMSM電機的矢量控制要求采樣兩相電機定子電流,如ia和ic。但本系統(tǒng)通過單個采樣電阻采樣直流母線電流, 并結合實際輸出的PWM組合來推知實際的電機定子相電流。XC164CM的ADC 可以設置成由PWM波形的上升/下降沿同步觸發(fā)。顯然, 這種方法可以在一個PWM開關周期內(nèi)對兩相電流采樣兩次,如圖7所示。
轉子位置檢測電路
電機轉子位置反饋采用增量式光電編碼器,該編碼器分辨率為2000脈沖/轉,其中A和B信號互差90°(電角度),XC164CM通過判斷A和B的相位和個數(shù)可以得到電機的轉向和速度。通過采集這些信號判斷電機轉子的位置和電機的轉速。
軟件設計
該系統(tǒng)軟件由2個部分組成:主程序和各功能模塊如電流采樣,速度和位置計算,速度PI控制, 電流PI控制,CLARKE和PARK變換及反變換,空間矢量PWM等。主程序內(nèi)完成系統(tǒng)的初始化,I/O接口控制信號,XC164CM內(nèi)各個控制模塊寄存器的設置等,然后進入死循環(huán)程序。各功能模塊則以PWM周期為基準按一定時間間隔執(zhí)行。整個軟件流程如圖8所示。
實際測量下來各主要功能模塊所花費的時間如表1所示。
仿真和實驗結果表明該系統(tǒng)具有較快的動態(tài)響應和較高的控制精度,完全能夠滿足電動助力轉向系統(tǒng)的要求。特別值得指出的是, XC164CM強大的DSP功能在很短的時間內(nèi)能完成一系列復雜的運算, 不僅保證了PMSM電機矢量控制的實時性, 同時也保證了EPS系統(tǒng)其他任務的順利實施。
結語
本文對電動助力轉向系統(tǒng)的技術關鍵 - PMSM 電機的磁場定向控制系統(tǒng)作了詳細討論。該系統(tǒng)硬件上采用XC164CM作為控制器,電路設計簡單,緊湊,滿足了系統(tǒng)要求。同時,全數(shù)字化的控制使系統(tǒng)在控制精度,功能和抗干擾能力上都有了很大的提高。XC164CM強大的DSP功能, 智能化的PWM發(fā)生單元以及高性能的ADC下,使得系統(tǒng)只須附加很少的電路元件,即可實現(xiàn)高性能EPS系統(tǒng),具有很好的市場應用前景。另外,系統(tǒng)軟件結構的合理設計也保證了系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。
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