CN108122460A - 一种基于dsp的感应电动机交流调速实验平台 - Google Patents

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Abstract

一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，适用于电气控制领域。感应电动机交流调速实验平台以TI公司的TMS320F2812芯片为核心，该芯片是TI公司为电机控制开发的32位高性能DSP，系统电源(包括主电路电源、为人机和DSP控制板等供电的开关电源等)内置于实验平台柜体中，交流电机、直流发电机等将线直接接入实验平台操作台用符号表示，在进行实验时完全在操作台上进行。实验平台整体结构简洁，布局合理美观，该系统采用DSP开发系统，系统工作稳定，能达到系统要求且降低了成本、具有机械可靠性高、环境适应性较强等优点，保证操作简单安全。

Description

一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台
技术领域
本发明涉及一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，适用于电气控制领域。
背景技术
随着电力电子技术、微控制器技术的快速发展以及高性能交流控制算法的提出，交流调速技术进一步走向成熟，加之交流电机具备结构简单、制造成本低、重量轻、可靠性和运行效率高、维护方便等独特优势，交流调速系统在家电行业、轧钢工业、电梯行业、机械行业等领域得到了广泛应用。为顺应专业的发展趋势，提高大学生就业或深造的适应性，国内各大高校将交流调速技术列为工业自动化、电气自动化、电机控制、机电一体化等专业的重要学习内容。
高校交流调速技术的学习主要来自运动控制系统、电机与电力拖动和变频调速技术等课程，围绕理论教学与实践教学两个环节开展。理论教学主要来自于课堂讲授，实践环节则通常以课程配套实验、课程设计以及毕业设计等方式进行，理论与实践相辅相成、缺一不可。在交流调速技术应用广泛且国内技术落后于国外的形势下，国内高校在该技术上的教学却滞后于技术的发展，主要表现在实践环节难以开展或形同虚设上，比如:配套实验或只有直流调速实验，或是交流调速部分仅限于简单的演示实验；课程设计和毕业设计只有理论支撑，没有验证和改进设计的实验平台。导致此现象的重要原因是实验条件不足，目前很多高校的实验设备都来自于从事教学实验设备开发公司，采购的实验设备必然容易存在以下问题:1)采购的设备维护麻烦，不易于设备管理；2)采购设备需要大量资金，很难随着技术的变化而快速更新换代;3)采购的设备存在程序固化、通用性不强等不足，多数很难进行二次开发，造成硬件浪费；4)采购的设备未考虑高校自身教学特点，容易出现理论与实践不同步现象。为避免高校教学与社会需求脱节，改善高校实验条件，紧跟技术发展意义重大。
发明内容
本发明提供一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，实验平台整体结构简洁，布局合理美观，该系统采用DSP开发系统，系统工作稳定，能达到系统要求且降低了成本、具有机械可靠性高、环境适应性较强等优点，保证操作简单安全。
本发明所采用的技术方案是：
基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，系统电源(包括主电路电源、为人机和DSP控制板等供电的开关电源等)内置于实验平台柜体中，交流电机、直流发电机等将线直接接入实验
平台操作台用符号表示，在进行实验时完全在操作台上进行。
所述基于DSP的感应电动机交流调速实验平台以TI公司的TMS320F2812芯片为核心，该芯片是TI公司为电机控制开发的32位高性能DSP，具有较强的数据处理能力，能够满足复杂算法的需要，利于进行二次开发。系统总体结构采用模块化设计，按功能划分为几个独立部分，有利于模块移植。
硬件部分由DSP控制板、功率驱动板、电源模块、人机及三相交流感应电机等组成，软件部分由人机界面软件和控制算法软件组成。
所述系统主程序首先应对系统进行初始化、变量初始化，包括:系统寄存器、常/变量、I/O口、系统时钟、ADC模块、事件管理器、定时计数器、看门狗等的初始化。通电开机后开始按顺序执行程序，主程序完成系统初始化、变量初始化后开中断，随时等待中断发生，当有中断发生时程序转去执行中断服务程序，执行完毕后再回到主程序循环等待。
所述PWM中断服务程序由定时器的下溢事件触发，主要完成系统运行控制，首先对电机参数进行自检及设置相应状态位，然后根据控制算法完成电机的自动控制，中断服务程序中采用矢量控制算法实现感应电动机自动控制。
所述速度采样子程序通过光电编码器获取电机转速。当电机运转时，高精度光电编码器产生方波信号，经光电隔离并由施密特触发器对脉冲整形后送至DSP的QEP端口，进行脉冲计数，从而得到电机转速。为确保转速检测的实时性，在每次P WM中断都将进行转速测量。但在几个采样周期内转速可能未变，为避免重复计算可先对转速是否变化进行判断，如果转速有变化就进行计算。
本发明的有益效果是：实验平台整体结构简洁，布局合理美观，该系统采用DSP开发系统，系统工作稳定，能达到系统要求且降低了成本、具有机械可靠性高、环境适应性较强等优点，保证操作简单安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的实验平台总体结构框图。
图2是本发明的主程序流程图。
图3是本发明的PWM中断服务程序。
图4是本发明的速度采样子程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，基于DSP的感应电动机交流调速实验平台以TI公司的TMS320F2812芯片为核心，该芯片是TI公司为电机控制开发的32位高性能DSP，具有较强的数据处理能力，能够满足复杂算法的需要，利于进行二次开发。系统总体结构采用模块化设计，按功能划分为几个独立部分，有利于模块移植。
硬件部分由DSP控制板、功率驱动板、电源模块、人机及三相交流感应电机等组成，软件部分由人机界面软件和控制算法软件组成。
如图2, 系统主程序首先应对系统进行初始化、变量初始化，包括:系统寄存器、常/变量、I/O口、系统时钟、ADC模块、事件管理器、定时计数器、看门狗等的初始化。通电开机后开始按顺序执行程序，主程序完成系统初始化、变量初始化后开中断，随时等待中断发生，当有中断发生时程序转去执行中断服务程序，执行完毕后再回到主程序循环等待。
如图3，PWM中断服务程序由定时器的下溢事件触发，主要完成系统运行控制，首先对电机参数进行自检及设置相应状态位，然后根据控制算法完成电机的自动控制，中断服务程序中采用矢量控制算法实现感应电动机自动控制。
如图4，速度采样子程序通过光电编码器获取电机转速。当电机运转时，高精度光电编码器产生方波信号，经光电隔离并由施密特触发器对脉冲整形后送至DSP的QEP端口，进行脉冲计数，从而得到电机转速。为确保转速检测的实时性，在每次P WM中断都将进行转速测量。但在几个采样周期内转速可能未变，为避免重复计算可先对转速是否变化进行判断，如果转速有变化就进行计算。

Claims (8)

1.一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述的基于DSP的感应电动机交流调速实验平台中，系统电源(包括主电路电源、为人机和DSP控制板等供电的开关电源等)内置于实验平台柜体中，交流电机、直流发电机等将线直接接入实验平台操作台用符号表示，在进行实验时完全在操作台上进行。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述基于DSP的感应电动机交流调速实验平台以TI公司的TMS320F2812芯片为核心，该芯片是TI公司为电机控制开发的32位高性能DSP，具有较强的数据处理能力，能够满足复杂算法的需要，利于进行二次开发。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述的基于DSP的感应电动机交流调速实验平台系统总体结构采用模块化设计，按功能划分为几个独立部分，有利于模块移植。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述交流调速实验平台的硬件部分由DSP控制板、功率驱动板、电源模块、人机及三相交流感应电机等组成，软件部分由人机界面软件和控制算法软件组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述系统主程序首先应对系统进行初始化、变量初始化，包括系统寄存器、常/变量、I/O口、系统时钟、ADC模块、事件管理器、定时计数器、看门狗等的初始化。
6.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述系统主程序通电开机后开始按顺序执行程序，主程序完成系统初始化、变量初始化后开中断，随时等待中断发生，当有中断发生时程序转去执行中断服务程序，执行完毕后再回到主程序循环等待。
7.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述PWM中断服务程序由定时器的下溢事件触发，主要完成系统运行控制，首先对电机参数进行自检及设置相应状态位，然后根据控制算法完成电机的自动控制。
8.根据权利要求1所述的一种基于DSP的感应电动机交流调速实验平台，其特征是：所述速度采样子程序通过光电编码器获取电机转速，当电机运转时，高精度光电编码器产生方波信号，经光电隔离并由施密特触发器对脉冲整形后送至DSP的QEP端口，进行脉冲计数，从而得到电机转速。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109782852A (zh) * 2019-02-02 2019-05-21 哈尔滨学院 一种新型信号处理平台
CN112286097A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 湖南汽车工程职业学院 智能驾驶单片机控制方法、系统及计算机存储介质

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