串行通信在永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引 言
　　TMS320LF2407是TI公司開發(fā)的、適用于電機(jī)控制的數(shù)字信號處理器（DSP），在原有DSP內(nèi)核的基礎(chǔ)上添加了脈寬調(diào)制（PWM）、A／D、D／A模塊，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)系統(tǒng)的全數(shù)字控制。它在電機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了明顯效果。在開發(fā)一套以DSP為核心的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，需要及時(shí)觀察驅(qū)動系統(tǒng)中的各個(gè)變量，同時(shí)還要對一些程序進(jìn)行控制，修改特定參數(shù)。DSP在實(shí)際運(yùn)行中不能用外接的端口進(jìn)行控制，需要用DSP自帶的串行通信模塊來解決這一問題。通過一臺上位計(jì)算機(jī)和以DSP為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，Pc機(jī)通過串口來改變DSP程序中轉(zhuǎn)矩、磁鏈給定，以及調(diào)節(jié)PI參數(shù)等，電機(jī)控制系統(tǒng)完成對電機(jī)的控制，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到Pc機(jī)中進(jìn)行分析、處理、顯示和存儲。本文以DSP控制永磁同步電機(jī)為例，介紹在整個(gè)控制系統(tǒng)中串行通信的實(shí)現(xiàn)。
1 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)
　　永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法，這是19世紀(jì)80年代提出的交流電機(jī)高性能控制策略。本控制系統(tǒng)是一個(gè)速度和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用電壓、電流傳感器檢測直流母線電壓Vdc。及定子二相電流i 和i ，通過坐標(biāo)變換將定子三相坐標(biāo)系中的電壓、電流變量轉(zhuǎn)換為α-β靜止定子坐標(biāo)系中的二相分量。將由磁鏈及轉(zhuǎn)矩觀測器得到的定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩實(shí)際值作為反饋量，與磁鏈、轉(zhuǎn)矩給定值進(jìn)行比較，所得到的誤差信號通過磁鏈、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的滯環(huán)控制單元后，獲得0、1控制信號，再綜合考慮當(dāng)前定子磁鏈所在的區(qū)域，選擇適當(dāng)?shù)碾妷嚎諉柺噶靠刂贫ㄗ哟沛湹男D(zhuǎn)速度及方向，即可直接快速地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。
　　如果試驗(yàn)人員能夠及時(shí)地觀測并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩、磁鏈、電壓、電流等控制參數(shù)，將會極大地提高電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)效率。

2 串行通信的實(shí)現(xiàn)
　　PC機(jī)與DSP串行通信的實(shí)現(xiàn)包括三個(gè)部分，即硬件設(shè)計(jì)、上位機(jī)程序設(shè)計(jì)、下位機(jī)程序設(shè)計(jì)。
　　2．1 串行通信硬件設(shè)計(jì)
　　從本試驗(yàn)平臺實(shí)際需要考慮，采用RS-232實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP的數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)在RS。232的通信端口是每臺計(jì)算機(jī)上的必要配置，通常含有COM1和COM2兩個(gè)端口，所以能很方便地把上位機(jī)與下位機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)測和控制。圖2是TMS320LF2407串行通信接1：1電路［1］。該電路采用了符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動芯片MAX232進(jìn)行串行通信。MAX232芯片功耗低，集成度高，+5 V供電，具有2個(gè)接收和發(fā)送通道。由于TMS320LF2407采用+3．3 V供電，需要將5 V的1tI1L電平變換為3．3 V高電平，整個(gè)接口電路簡單，可靠性高。