DSP 电机控制实验开发平台

发布时间:2013/4/8 21:01:12 来源:郑州威科特电子 点击:

一、适用范围:

      EL-DSPMCK-IVDSP电机控制实验开发套件以下简称EL-MCKIV电机控制套件,是针对工科高校本科电气信息类、控制类、电气工程及其自动化专业以及自动化专业的实验教学而设计的一个系列产品,适合于DSP应用于电机数字控制的实验和技术研究。

二、结构简介及特点:

      采用集成结构,能实现五种电机的控制,包括三相交流异步电机,直流有刷电机,直流无刷电机,永磁同步电机和三相步进电机。也可以单独控制一种电机,成本更低。

 

1、产品结构特点

1)功率部件采用国际整流器IR公司的IPM模块IRAMS06UP60B,整体结构采用类似变频器结构,所有功率电路和检测部件封装在机壳内部,使产品的安全性和可靠性更高。

2)监控部分也安装在机壳内部,可以控制电源通断,电机选择和各种信息与状态观测;针对不同的电机,由于母线电压不一样,控制部分有自检功能,能通过不同的电缆连接区分不同的电机,各种母线电压不同的电缆所配备的航空插座芯数是不一样的,以防止用户接错,提高了系统安全性。

3)核心控制部件是DSPCPU板,直接插接到MCKIV前面板上,控制内部的功率部件,方便用户更换不同的CPU板卡;目前有TMS320LF2407TMS320C2812TMS320F28335CPU三种CPU控制板。

4)控制对象是小型马达及加载装置和测速装置,它们都是通过电缆与功率部件或者CPU板连接;不同的电机机组组成形式有所不同。三相交流异步电机和直流有刷电机采用欧姆龙公司的1000线增量式旋转光电编码器,永磁同步电机采用多摩川公司的2500线混合式光电编码器。直流无刷电机采用电机内部的霍尔信号传感器,三相步进电机不接测速装置。

5)人机接口采用液晶显示屏和薄膜开关按键,操作界面更友好,观察信息更方便。和磁粉制动器以及其他辅助控制功能由一个单片机进行控制,不占用DSP的处理时间。

6)三相交流异步电机和永磁同步电机主电源采用交流300V开关电源,直流有刷电机主电源采用110V开关电源,直流无刷电机和三相步进电机主电源采用24V开关电源,可以根据实验设定输出电压;各种电动机在控制器端采用统一接口,在电机端采用不同接口;

7)主电源、逆变电路、负载控制电路和监控电路都集成在同一个机箱内,机箱则采用立式全铝外壳,有较好的屏蔽效果以及更加精美的外观设计;

2、产品具有多种型号电机和多种配置方案

产品共有如下6个型号,是针对不同的电机控制而设计:

1EL-MCKIV-AC    三相交流异步电机控制实验开发套件

2EL-MCKIV-DC    直流有刷电机控制实验开发套件

3EL-MCKIV-BLDC          直流无刷电机控制实验开发套件

4EL-MCKIV-PMSM  永磁同步电机控制实验开发套件

5EL-MCKIV-BJ              三相步进电机控制实验开发套件

6EL-MCKIV                   五合一五种电机控制开发套件

3、实验套件硬件单元

         主电源(开关电源)

         控制器(新华龙单片机,LCD显示屏,薄膜开关按键)

         功率单元(IPM模块,IRAM06UP60B

         控制电源(开关电源模块AC/DCDC/DC,给控制部分供电)

         PWM脉冲隔离(高速光耦)

         制动单元(磁粉制动器)

         电流检测单元(线性光电隔离器)

         TI2000系列主控CPU板(LF2407F2812

         DSP仿真器(并口或USB口)

         小功率机组(小功率电机+负载+编码器+负载控制器,根据电机不同有所区别)

4、软件资源

      为了更好的让客户在我公司的MCKIV马达控制套件这个硬件平台上研究和开发更多更好的电机控制技术,我公司随产品一起销售各种电机的控制软件,提供源代码,但该软件的知识版权属于我公司,具体请参阅公司的技术保密协议。以下是部分软件模块:

编号

名称

功能

1

Zhtest1.asm

速度电流双闭环电流磁链模型三相异步矢量控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU

2

aci3_3.c

速度电流双闭环电流磁链模型三相异步矢量控制程序,C语言编写,适用于2812CPU

3

Zhtest2.asm

速度电流双闭环直流有刷电机控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU

4

dcmotor.c

速度闭环直流有刷电机程序,C语言,适用于2812CPU

5

Zhtest3.asm

速度电流双闭环永磁同步矢量控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU

6

pmsm3_4.c

双闭环永磁同步矢量程序,C语言,适用于2812CPU

7

Zhtest4.asm

直流无刷电机控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU

8

bldc3_1.c

直流无刷电机程序,C语言编写,适用于2812CPU

9

Zhtest5.asm

三相步进电机控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU

10

bldc3_2.c

三相步进电机程序,C语言编写,适用于2812CPU

11

Sys_init.ASM

异步电机矢量控制系统初始化程序

12

PARK.ASM

PARK变换程序

13

IPARK.ASM

PARK逆变换程序

14

CLARKE.ASM

CLARKE变换程序

15

SVGEN_DQ.ASM

电压空间矢量计算程序

16

SINTB360.ASM

正弦函数表

17

RAMPGEN.ASM

磁链给定程序

18

PWMGEN.ASM

PWM波形产生程序

19

PID.ASM

PID控制程序

20

PID_I.ASM

电流PID程序

21

PID_SPD.ASM

速度PID程序

22

QEP_DRV.ASM

脉冲捕获程序

23

SPEED_FR1.ASM

速度计算程序

24

Ileg2drv.ASM

电流测量计算程序

25

CUR_MOD.ASM

转子磁链位置及速度计算程序

三、实验项目:

      MCKIV电机控制套件既能进行脱机演示实验,也就是在不连接电脑和仿真器的情况下进行电机速度控制或者步进电机的步数控制,演示实验的目的主要是验证控制器和各机组的是否正常;也可以连接电脑和仿真器进行仿真实验,便于用户进行算法研究,学习和研究电机控制技术。

以下是2407CPU板能进行的仿真实验:

综合实验一  带速度传感器的三相异步电动机FOC控制方案

1.  步骤一:调试工具测试实验

2.  步骤二:开环启动实验

3.  步骤三:反馈环节检测实验

4.  步骤四:电流调节器检测实验

5.  步骤五:电流磁链模型检测实验

6.  步骤六:速度调节器检测实验验

综合实验二  直流有刷电动机双闭环PWM控制方案

1.  步骤一:开环启动功率单元和电流检测测试

2.  步骤二:速度测量模块测试

3.  步骤三:电流PI调节器模块测试

4.  步骤四:速度PI调节器模块测试

综合实验三  直流无刷电动机DSP控制方案

1.  步骤一:开环启动,寻找最佳换相表

2.  步骤二:在最佳换相表状况下开环启动并换向试验

3.  步骤三:速度闭环PI调节试验

综合实验四  永磁三相同步电动机FOC控制方案

1.  步骤一:矢量计算及PWM产生模块及功率部分测试实验

2.  步骤二:电流测量模块和速度测量模块测试实验

3.  步骤三:两组电流PI调节器模块测试实验

4.  步骤四:检测磁链测试

5.  步骤五:速度调节器检测实验

综合实验五  步进电机DSP控制方案

1.  步骤一:固定步数六拍工作模式实验

2.  步骤二:固定步数十二拍工作模式实验

3.  步骤三:六拍连续运行模式实验

4.  步骤四:十二拍连续运行模式实验

以下是2812CPU板能进行的仿真实验:

实验一  带速度传感器的三相异步电动机FOC控制方案

1.  步骤一:矢量计算和PWM生成测试实验

2.  步骤二:电流、速度测试

3.  步骤三:两个电流PI调节器测试

4.  步骤四:电流模型测试

5.  步骤五:有传感器速度闭环IFOC系统

实验二  直流有刷电动机PWM控制方案

1.  步骤一:开环启动功率单元测试

2.  步骤二:速度闭环PI调节器模块测试

实验三  直流无刷电动机DSP控制方案

1.  步骤一:开环启动功率单元测试

2.  步骤二:开环启动,最佳换相表测试

3.  步骤三:速度闭环PI调节器模块测试

实验四  永磁三相同步电动机FOC控制方案

1.  步骤一:矢量计算和PWM生成测试实验

2.  步骤二:电流测试

3.  步骤三:两个电流PI调解器测试验

4.  步骤四:正交脉冲捕获和速度计算模块测试

5.  步骤五:相位初始化及固定转矩启动测试

6.  步骤六:速度PID调节器测试

实验五  步进电机DSP控制方案

1.  步骤一:固定步数六拍工作模式实验

2.  步骤二:六拍连续运行实验。

四、成套产品配置:

1、三相交流异步电机DSP控制实验开发套件EL-MCKIV-AC(单电机方案)

设备名称

型号

备注

DSP处理部分

Techv系列CPU

Techv-2407

二选一或全选

Techv系列CPU

Techv-2812

DSP仿真器

并口型仿真器

EL-EPP-XDS510

二选一

USB型仿真器

EL-USB-XDS510

控制器

三相交流异步电机控制器

EL-MCKIV-AC

 

负载

数控负载

磁粉制动器

0.5A,2Nm

光电编码器

欧姆龙1000线增量式

E6B2-CWZ6C

 

电机

三相异步电机

YS5624G

 

机组

一体化的底座及弹性联轴器

中板450mm

 

其他

信号电缆、指导书、光盘

 

 

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