福州大學學報（自然科學版）基于dsp的開關磁阻電機速度控制器的設計研究遲巖，謝瑜，羅炳蓮（集美大學信息工程學院，福建廈門361021）的特點，用脈沖寬度調節(jié)pwm技術的控制方法實現(xiàn)了速度閉環(huán)控制。主要研究通過位置反饋實現(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，從而實現(xiàn)了開關磁阻電機srm的全數(shù)字化控制。
開關磁阻電機是80年代中期發(fā)展起來的新型電機，它融電力電子技術、微電子技術和電機控制技術于一體，為典型的機電一體化產(chǎn)品。srd與直流調速系統(tǒng)和異步電動機變頻調速系統(tǒng)相比較，具有結構簡單、成本低、損耗小、效率高、可控參數(shù)多、控制靈活、起動電流小、起動轉矩大，堅固耐用，適用于惡劣環(huán)境中使用等優(yōu)點，因此近年來在牽引運輸、通用工業(yè)、家用電器等領域得到了廣泛應用。另一方面，隨著srm應用領域的日益廣泛，對srm控制產(chǎn)品需求不斷增加，現(xiàn)代電機控制技術也變得越來越重要。但srm的控制以前大多數(shù)采用單片機進行控制，電路采用的元器件多、運行速度慢、硬件結構復雜、系統(tǒng)運行可靠性差、控制靈活性小，不利于srm在更多領域中的應用。dsp的出現(xiàn)，為電機系統(tǒng)的數(shù)字化控制注入了新的生機，提高了電機的控制性能，拓寬了應用領域。
本文所研究的全數(shù)字化開關磁阻電機速度控制器，在功能上根據(jù)轉子位置狀態(tài)和實際轉速發(fā)出相應繞阻開、關信號，設計編寫的軟件實現(xiàn)電動機狀態(tài)值的采樣與計算、速度環(huán)控制算法的實施以及pwm波信號的輸出。該系統(tǒng)把dsp和先進的數(shù)字控制算法相結合111，克服了模擬元器件的缺點，使得srm調速系統(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)硬件總體設計方案基金項目：福建省自然科學基金計劃資編號：電機系統(tǒng)中dsp組成的速度控制器根據(jù)轉子的位置信息，并綜合各種保護信號和給定信息、轉速情況給出srm各相的通斷信號，實現(xiàn)數(shù)字pi調節(jié)和產(chǎn)生定頻調寬的pwm信號，為驅動電路提供控制信號，從而控制igbt管的開通和關斷。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)結構框。1速度給定輸入電路設計和實現(xiàn)速度給定是通過鍵盤來實現(xiàn)的。系統(tǒng)直接使用dsp的端口f來實現(xiàn)鍵盤給定的功能。iopf3~iopfo設為4條行線，iopf6 ~iopf4設為3條列線。cpu控制端口f輸出掃描信號，先使iopf3輸出低電平，其余為高電平‘1“。掃描第1行，同時逐步讀入列線狀態(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，可由程序識別按鍵，依此類推。
1.2功率變換器的設計和實現(xiàn)系統(tǒng)功率變換器采用單開關的功率電路形式，選用的是三菱ipm功能模塊，型號為pm50rsa060，額定工作環(huán)境為直流600v/50a，最大開關頻率為15khz.它將一部分控制電路、保護電路以及功率開關器件本身等集成在一個模塊中，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)時間，同時大大增強了系統(tǒng)的可靠性并降低運行功耗。ipm模塊本身工作電壓是由15v的直流電壓源提供的。在調速系統(tǒng)中，交流電通過整流后送給ipm模塊，同時控制器輸出的pwm信號也送給ipm模±，這兩路信號通過ipm作用后輸出的信號直接送給開關磁阻電機。控制器與ipm模塊之間的連接是通過光電耦合器件。
1.3位置檢測電路的設計和實現(xiàn)位置傳感器檢測轉子的相對位置，然后位置信號反饋至dsp作為換相模式轉換等環(huán)節(jié)的輸入信號，并用于轉速估算。
由于dsp的事件管理器中有一個正交編碼脈沖（qep）電路，它在使能時，會對引腳qep1和qep2上的正交編碼盤輸入脈沖進行解碼和計數(shù)。當電機軸上的光學編碼器產(chǎn)生正交編碼脈沖由qep1、qep2引腳輸入時，qep電路的方向檢測邏輯測定哪個脈沖序列的相位領先，然后產(chǎn)生一個方向信號dir作為選定定時器的方向輸入。兩個正交編碼輸入x、y脈沖的兩個沿均被qep電路計數(shù)，產(chǎn)生clk脈沖序列，作為選定定時器的時鐘輸入。本系統(tǒng)采用增量式編碼盤，選定通用定時器gp2設置為雙向加減計數(shù)模式。x、y兩相信號每個脈沖周期代表2tt /=90°轉子角，該信號經(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脈沖信號測角分辨率可達0.2°/= 2dsp系統(tǒng)的設計過程目前，dsp系統(tǒng)的設計還沒有非常好的設計方法。所示是dsp系統(tǒng)設計的一般過程。
系統(tǒng)采用的數(shù)字信號處理芯片是美國ti（德州儀器）公司生產(chǎn)的卿，dsp寧改娣，楊拴科dsp控制器原理及應用王曉明，王玲電動機的dsp控制一ti公司dsp應用北京：北京航空航天大學出版社，2004
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