TMS320C2812在直流伺服控制中的应用

第21卷第2期2008年6月
江西电力职业技术学院学报Journa l of J i a ngx i Voca ti ona l and Techn i ca l College of Electr i c ity
Vol 121,No .2
Jun .2008T MS320C2812在直流伺服控制中的应用
康　杰1
,宁艳花
2
(1.广东火电工程总公司,广东　广州　510700;　2.江西电力职业技术学院,江西　南昌　330032)
摘　要:阐述P WM 调速的原理及电路知识,介绍T MS320C2812在直流伺服控制中的应用。

关键词:T MS320C2812;伺服控制;直流电机中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1673-0097(2008)02-0043-03
收稿日期:2008-03-04作者简介:康　杰(1979-),男,江西赣州人,助理工程师.
0　引言
直流伺服控制技术广泛应用于军工、精密机床、机器人等领域。

随着电力电子技术、数字信号处理技术的进步,使得直流伺服系统向着数字化、集成化、小型化、智能化的方向发展,为了获得调速范围宽、位置控制精度高、体积小、集成度高的直流伺服系统,该文提出了一种基于T M S320C2812的全数字直流伺服驱动控制系统。

该系统充分利用DSP 周边接口丰富、运算速度快的特点,使得系统的体积小、集成度高、可实现较复杂的算法。

T M S320C2812主要特点如下:
(1)运算速度快,工作时钟频率达150MHz,指令周期可以达
到6167ns 以内;功耗低;(2)采用哈佛总线结构,具有强大的操作能力,迅速中断响应和处理能力;(3)片内存储器包括
8K ×16位的Flash 存储器,有多达1M 存储器的扩展;(4)外
部扩展模块(P I E )可支持96个外部中断;(5)两个增强的事件管理器模块(E VA,E VB ),提供了一整套用于运动控制和电机控制应用的功能和特性,每个事件管理模块包括通用定时器(GP ),比较单元,捕获单元以及正交编码脉冲电路;(6)有改进的局域网络(e2CAN ),多通道缓冲串行接口(M c BSP )和串行外围接口模式;(7)其代码能与24X /240X 数字信号处理器完全兼容。

1　直流P WM 调速原理
在现代直流伺服系统中,大部分采用的是脉宽调制
(P WM )技术。

P WM 技术就是利用全控型电力电子开关器
件的开关特性来调制固定电压的直流电源,以一个固定的开关频率来接通和断开功率开关管,通过改变通、断时间的长短来改变直流电机电枢电压的占空比的大小从而改变电枢平均电压的大小,进而控制电机的转速。

图1是H 型可逆
P WM 功率变换电路。

四个功率管可以分为两组,
第一组功
图1　可逆H 型P WM
变换电路
图2　功率管的驱动电压
44　江西电力职业技术学院学报第21卷
率管VT2和VT4的驱动电压V2和V4相同,另一组功率管
VT1和VT3的驱动电压相同,但是两组之间的驱动电压相位
正好相反,如图2所示。

在0<t <t on 时,VT2和VT4同时饱和导通时,VT1和VT3截止,电流经过VT2到达A 点,然后流过直流电机到达B 点,然后流过VT4形成回路,此段时间电机两端的电压U AB 为+U,电动机处于电动状态。

在t on <t
<T 时,VT2和VT4同时截止,V1和V3为正,由于电枢电感
释放储能的作用,电枢电流经过二极管VD1和VD3续流,由于VD1和VD3的正向压降使VT1和VT3的c -e 极承受反压而不能导通,电枢电流流经二极管VD3和VD1形成回路。

此段时间流过电机的电流方向相同(电机在重载情况下),电机两端的电压U AB 却为-U 。

电枢电压和电流见图3。

图3　电枢电压和电枢电流
2　T MS320C2812在位置伺服控制中的应用
T MS320C2812的高速运算能力和面向电机的高效控制
能力集于一体,使得实现伺服系统的全数字化控制成为可能。

基于DSP 的全数字直流伺服电机控制系统,充分利用其丰富的周边接口,使系统的结构大为简化,为直流伺服电机驱动控制系统的小型化、集成化奠定了坚实的基础。

T MS320C28X 里的事件管理器(E V )模块是专为电动机控制
而设计的模块,它能够产生可调死区的各种P WM 波,可以通过增量式光电编码器接口测量电动机的转速、转向、角位移,通过捕捉功能测量脉宽。

图4为有刷直流伺服电机控制系统图,系统以增量式光电编码器作为位置检测单元,把检测过来的信号经过逻辑判断和速度计算分成转角和转速两个量分别反馈给位置P I 调节器和速度P I 调节器。

根据给定位置,采用梯形曲线加减速算法进行轨迹更新,中断控制程序定时采样,分析来自增量式光电编码器的反馈信号,判明电机的真实位置和转速,采用数字P I 控制算法进行实时在线控制,然后产生相应的P WM 控制信号。

由隔离驱动电路驱动功率开关管,从而驱动电机,根据指令的要求,快速而精确地进行位置、速度的调节与控制,从而在大范围内实现速度和位置的闭环伺服控制。

在设计的时候可以用串行通行接口连接PC 上位机,用上位机来控制。

此外,也可以通过I/O 口用键盘来控制。

驱动芯片可以用L MD18200、t p ic0108B 等
H 桥式专用直流电机集成驱动芯片。

图4　有刷直流电机位置伺服控制图
3　软件流程
直流伺服控制软件流程见图5。

第2期康　杰,宁艳花:T MS320C2812在直流伺服控制中的应用45　
图5　直流伺服控制软件流程图
4　结束语
采用T MS320C2812来进行直流电机的位置伺服控制,能实现对直流电机的快速、精确定位,使直流电机的位置伺服控制变得更简单化和实用化,在众多的工业控制场合有广泛地应用。

参考文献:
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械
工业出版社,2003.
[2]王晓明,王　玲.电动机的DSP控制[M].北京:
北京航天航空大学出版社,2004.
[责任编辑　杜琴]
(上接第42页)
专门机构,把具有高度责任心和业务熟练的人充实到反窃电队伍中来,提高反窃电人员政治素质和业务素质,人人做到“企业兴衰,人人有责”。

(3)严格考核用电检查人员。

制定严格的考核制度,规范用电检查人员的行为和查处程序,明确下达任务指标(检查户数、到账金额等),实行重奖重罚的奖惩制度。

(4)设立反窃电举报电话。

成立反窃电举报中心,并设立反窃电举报电话,通过电视向全市公布。

利用举报途径获得更多的窃电信息,将反窃电工作纳入群众监督中。

(5)加强跟踪抄表工作,及时发现窃电嫌疑户。

反窃电支队与用电管理所密切配合,认真做好跟踪抄表工作,在抄表过程中认真分析用户的用电量或现场发现用户窃电,对窃电户也是一种有力的监督。

(6)加大执法力度,严厉打击窃电行为。

争取与地方公安联合开展反窃电工作,有力打击窃电行为。

平时,派来的公安人员可同用电检查人员一起工作,白天、黑夜齐上阵,这样就可有效地遏制窃电猖獗的现象,整顿用电秩序,营造良好的用电环境。

(7)始终坚持预防为主、防范与查处相结合的原则。

加强对电力线路的整改工作,对100K VA及以上专变用户套装高压计量箱,对用电量较大的商业和非普通用户安装终端监控表,从技术上使窃电户难以得逞。

(8)正人先正己,认真对待职工及亲属用电。

在对外开展反窃电工作的同时,要规范好职工及亲属用电。

行文明确指出,凡在用电检查过程中发现职工及亲属无表用电,一律按社会窃电论处。

一旦发现中层干部在局外无表用电,则就地免职,一般职工按下岗处理,这对全面推进反窃电工作起了关键性的作用。

4　结束语
不管窃电分子有多猖獗,只要我们不懈努力,正气必将压倒邪气。

经过供电部门多次大规模的稽查和各营业班站用电管理人员的不定期检查,严厉打击了不法窃电分子,有效地遏制了违章、窃电行为,给国家、企业挽回了损失,线损率在不断下降。

但是,反窃电形势依然很严峻、反窃电任务十分艰巨,仍有一些不法分子有恃无恐、顶风作案。

只要我们依照《电力法》这一强有力的法律武器,按照“组织到位、责任到位、工作到位、措施到位、考核到位、合作到位”的原则,必将能创建良好的供用电环境,为构建和谐平安的瓷都贡献一份力量。

[责任编辑　刘春景]。