三相異步電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1 AT89S52單片機(jī)控制單元
AT89S52控制單元主要完成以下功能：一是通過鍵盤輸入接口完成對(duì)給定轉(zhuǎn)速的設(shè)定；二是通過液晶顯示單元完成對(duì)給定轉(zhuǎn)速、電機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速和達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速的顯示；三是完成對(duì)雙口RAM中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的讀取，并將讀取的數(shù)據(jù)通過USB接口電路導(dǎo)入上位機(jī)或通過D／A輸出電路輸入到模擬設(shè)備。其中，液晶顯示單元采用中文圖形兩用型液晶顯示模塊OCMJ4X8B-2；鍵盤輸入采用矩陣式按鍵鍵盤可以通過單片機(jī)調(diào)用預(yù)設(shè)的漢字，可以輸入數(shù)字(用來設(shè)置轉(zhuǎn)速)；雙口模塊用來存儲(chǔ)TMS320LF2407A采集的變量波形數(shù)據(jù)。
2．2 TMS320LF2407A控制單元
TMS320LF2407A控制單元的電路原理圖如圖2所示。該控制單元電路主要包括光耦隔離電路、轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路，分別完成對(duì)IPM的驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)與控制、過流保護(hù)、過壓和欠壓保護(hù)等功能。

光耦隔離電路由6片東芝公司的TLPl27及相應(yīng)的限流電阻組成，主要完成TMS320LF2407A與IPM智能功率模塊的電氣隔離，并將輸出的PWM信號(hào)放大。
轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路采用歐姆龍1024原旋轉(zhuǎn)型線編碼器E6B2-CWZ6C，編碼器輸出的脈沖經(jīng)過TMS320LF2407A內(nèi)部4倍頻后可以實(shí)現(xiàn)每轉(zhuǎn)4 096個(gè)脈沖，從而保證了轉(zhuǎn)速的精度。根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)與給定數(shù)據(jù)比較，調(diào)整DSP輸出驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度，從而調(diào)節(jié)交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
電流采樣電路采用3片霍爾電流傳感器CN61M／TBC25C04，一路將檢測(cè)到的直流母線上瞬時(shí)電流值送入過流保護(hù)電路，當(dāng)其值大于過電流值時(shí)，相應(yīng)過流保護(hù)電路動(dòng)作產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)，關(guān)斷PWM信號(hào)的輸出；另外兩路檢測(cè)流過電動(dòng)機(jī)的電流，通過變換改變DSP輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖，進(jìn)而保持電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。在本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，TMS320LF2407A采用了ADCIN00，ADCIN01和ADCIN02三路通道，以采集電機(jī)A相、B相和直流母線的電流。
直流母線的采樣電壓通過ADCIN03通道輸入DSP，根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)，在電壓超過設(shè)定的上、下限值時(shí)，DSP關(guān)斷PWM脈沖的輸出，從而實(shí)現(xiàn)過壓和欠壓保護(hù)功能。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 閉環(huán)調(diào)速控制的原理
本文設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的原理框圖如圖3所示。