ABB DSAI 130

DSAI 130

DSAI 130

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　TMS320F240的执行速度很快，内部采用了哈佛结构，流水线作业，在20MHz的时钟频率下，指令周期仅为50ns，且多数指令都能在一个指令周期内完成。 
　　事件管理器（EV）是该系统DSP芯片特有的专门用于电机控制用的模块，主要由下面几部分构成： 
　　①通用定时器　TMS320F240一共有3个16bit的通用计数器（T1、T2、T3），除了用于产生周期信号外，还作为正交脉冲编码单元（QEP）、捕获单元、PWM模块的时基信号。 
　　②比较单元和PWM控制　TMS320F240提供了多达9路比较／PWM输出端。其中的6路PWM输出由一个空间矢量模块控制，并具有死区逻辑，不需程序过多的干预就能够方便地产生用于三相全桥逆变器6个功率开关元件的PWM触发信号，从而实现对三相交***应电机或无刷直流电机的控制。 
　　③捕获单元（CAP）　TMS320F240的捕获单元可用于及时地***无刷直流的电动机磁极位置信号的上升／下降沿，并通过查询相关计数器的值来确定电机的转速。 
　　④正交编码器（QEP）　TMS320F240的正交编码器可以对与电机同轴的光电编码器、磁编码器所产生的正交编码信号进行计数，继而判断电机的转速、位置、转动方向。 
　　此外，事件管理器还包括串行通信接口（SCI）、串行外设接口（SPI）。 
　　TMS320F240内部有16通道两路转换精度为10位的AD变换器，转换时间仅为6．6μs。在电机调速系统构成电流闭环时，反馈电流信号可以经AD输入CPU处理。除此之外，TMS320F240还提供28个I／O口用于控制系统所需的各种开关量。 
3 DSP在电动执行器控制系统中具体应用 
3.1 系统构成 
　　系统采用直流无刷电机作为电动执行器的执行部件，文中研究的智能电动执行器的结构如图3—1所示。驱动系统主要包括控制电路、主电路、电机等，不包括机械装置。TMS320F240包含有一般的DSP芯片所没有的双10位模数转换器、基于PWM控制的管理器（6个比较单元、9路PWM输出、2路光电编码器接口的编码单元）。其PWM波形生成单元包含可编程死区控制，可输出非对称PWM波形、对称PWM波形和空间矢量PWM波形。　 
　　图中的IPM为智能功率模块（IntelligentPowerModule）。IPM不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送CPU。即使发生负载事故或使用不当，也可保证IPM自身不受损坏。目前的IPM一般采用IGBT作为功率开关器件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。 
3.2 系统控制 
（1）软启动 
　　软启动就是在BLDCM启动过程中采取PWM方式控制逆变器的6个功率开关管，从而起到降低平均电压，限制启动电流的目的。 
（2）换相逻辑 
　　系统采用的控制方式为二相导通三相六状态，主电路如图3—2所示。功率器件的排列顺序采用图中所示的上桥臂1，3，5，下桥臂，4，6，2的顺序。按照一定的逻辑关系打开6个功率器件，即可实现电机的正反转。根据磁极位置传感器的信号组合，有6种状态，一一对应于桥臂的开关组合，如从T1，T2→T2，T3→T4，T5→T5，T6→T6，T1→T1，T2，如此循环，反过来即可实现反转。