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福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）基于dsp的開關(guān)磁阻電機(jī)速度控制器的設(shè)計(jì)研究遲巖，謝瑜，羅炳蓮（集美大學(xué)信息工程學(xué)院，福建廈門361021）的特點(diǎn)，用脈沖寬度調(diào)節(jié)pwm技術(shù)的控制方法實(shí)現(xiàn)了速度閉環(huán)控制。主要研究通過位置反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)速度控制；采用tms320lf2407芯片作為控制芯片，組成具有人機(jī)交互接口的硬件電路；采用模塊化編程的方法編寫了控制算法和接口電路的程序，從而實(shí)現(xiàn)了開關(guān)磁阻電機(jī)srm的全數(shù)字化控制。

開關(guān)磁阻電機(jī)是80年代中期發(fā)展起來的新型電機(jī)，它融電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)于一體，為典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。srd與直流調(diào)速系統(tǒng)和異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、損耗小、效率高、可控參數(shù)多、控制靈活、起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，堅(jiān)固耐用，適用于惡劣環(huán)境中使用等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來在牽引運(yùn)輸、通用工業(yè)、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。另一方面，隨著srm應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣泛，對srm控制產(chǎn)品需求不斷增加，現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)也變得越來越重要。但srm的控制以前大多數(shù)采用單片機(jī)進(jìn)行控制，電路采用的元器件多、運(yùn)行速度慢、硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差、控制靈活性小，不利于srm在更多領(lǐng)域中的應(yīng)用。dsp的出現(xiàn)，為電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化控制注入了新的生機(jī)，提高了電機(jī)的控制性能，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。

本文所研究的全數(shù)字化開關(guān)磁阻電機(jī)速度控制器，在功能上根據(jù)轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)和實(shí)際轉(zhuǎn)速發(fā)出相應(yīng)繞阻開、關(guān)信號(hào)，設(shè)計(jì)編寫的軟件實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)值的采樣與計(jì)算、速度環(huán)控制算法的實(shí)施以及pwm波信號(hào)的輸出。該系統(tǒng)把dsp和先進(jìn)的數(shù)字控制算法相結(jié)合111，克服了模擬元器件的缺點(diǎn)，使得srm調(diào)速系統(tǒng)控制靈活，解決了srm的非線性帶來的一系列問題，為模擬控制向數(shù)字控制的發(fā)展提供了一些有益的。

1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)方案基金項(xiàng)目：福建省自然科學(xué)基金計(jì)劃資編號(hào)：電機(jī)系統(tǒng)中dsp組成的速度控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信息，并綜合各種保護(hù)信號(hào)和給定信息、轉(zhuǎn)速情況給出srm各相的通斷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字pi調(diào)節(jié)和產(chǎn)生定頻調(diào)寬的pwm信號(hào)，為驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號(hào)，從而控制igbt管的開通和關(guān)斷。系統(tǒng)的硬件框圖如所示。

仿真接口外存接口振蕩器電源硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框。1速度給定輸入電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)速度給定是通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)直接使用dsp的端口f來實(shí)現(xiàn)鍵盤給定的功能。iopf3~iopfo設(shè)為4條行線，iopf6 ~iopf4設(shè)為3條列線。cpu控制端口f輸出掃描信號(hào)，先使iopf3輸出低電平，其余為高電平‘1“。掃描第1行，同時(shí)逐步讀入列線狀態(tài)，若為全”1“，表示該行無鍵按下，接著使iopf2輸出低電平，其余為高電平；掃描第2行，若讀入列狀態(tài)不為全”1“，表示該行有鍵按下，被短路的列線為0.根據(jù)所得鍵位碼，可由程序識(shí)別按鍵，依此類推。

1.2功率變換器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率變換器采用單開關(guān)的功率電路形式，選用的是三菱ipm功能模塊，型號(hào)為pm50rsa060，額定工作環(huán)境為直流600v/50a，最大開關(guān)頻率為15khz.它將一部分控制電路、保護(hù)電路以及功率開關(guān)器件本身等集成在一個(gè)模塊中，這樣使用起來更小巧、靈活方便，能減小系統(tǒng)的體積、成本以及開發(fā)時(shí)間，同時(shí)大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性并降低運(yùn)行功耗。ipm模塊本身工作電壓是由15v的直流電壓源提供的。在調(diào)速系統(tǒng)中，交流電通過整流后送給ipm模塊，同時(shí)控制器輸出的pwm信號(hào)也送給ipm模±，這兩路信號(hào)通過ipm作用后輸出的信號(hào)直接送給開關(guān)磁阻電機(jī)?？刂破髋cipm模塊之間的連接是通過光電耦合器件。

1.3位置檢測電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子的相對位置，然后位置信號(hào)反饋至dsp作為換相模式轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)，并用于轉(zhuǎn)速估算。

由于dsp的事件管理器中有一個(gè)正交編碼脈沖（qep）電路，它在使能時(shí)，會(huì)對引腳qep1和qep2上的正交編碼盤輸入脈沖進(jìn)行解碼和計(jì)數(shù)。當(dāng)電機(jī)軸上的光學(xué)編碼器產(chǎn)生正交編碼脈沖由qep1、qep2引腳輸入時(shí)，qep電路的方向檢測邏輯測定哪個(gè)脈沖序列的相位領(lǐng)先，然后產(chǎn)生一個(gè)方向信號(hào)dir作為選定定時(shí)器的方向輸入。兩個(gè)正交編碼輸入x、y脈沖的兩個(gè)沿均被qep電路計(jì)數(shù)，產(chǎn)生clk脈沖序列，作為選定定時(shí)器的時(shí)鐘輸入。本系統(tǒng)采用增量式編碼盤，選定通用定時(shí)器gp2設(shè)置為雙向加減計(jì)數(shù)模式。x、y兩相信號(hào)每個(gè)脈沖周期代表2tt /=90°轉(zhuǎn)子角，該信號(hào)經(jīng)dsp的qep電路四倍頻后，分辨率為90°/=22.5°由于數(shù)值太高，必須再對其進(jìn)行倍頻。經(jīng)512倍頻后，x、y兩相脈沖代表90°/12氣）。2°。再輸入到dsp中，經(jīng)qep電路四倍頻，則用來測速的cik脈沖信號(hào)測角分辨率可達(dá)0.2°/= 2dsp系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程目前，dsp系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒有非常好的設(shè)計(jì)方法。所示是dsp系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程。

系統(tǒng)采用的數(shù)字信號(hào)處理芯片是美國ti（德州儀器）公司生產(chǎn)的卿，dsp寧改娣，楊拴科dsp控制器原理及應(yīng)用王曉明，王玲電動(dòng)機(jī)的dsp控制一ti公司dsp應(yīng)用北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004