运动控制专用集成电路及应用

谭建成  (广州电器科学研究所)

【摘  要】本文为“运动控捌专用集成电路硬应用(续8) (见1994年《微电机》第2期)的续篇，介绍AD2Sl0O交流矢量处理器的用途、组成部分、工作原理及在交流电机控制中的应用。

    【叙词】集成电路交流电动机控制原理应用

9 AD2s100交流矢量处理器

    AD2S100集成电路可实现三相120。或两相正交交流信号的矢量旋转，它将这些输入量转换到由一数字输入角φ控制的新参考

     在本电路内包括有两种变换(见图1)，第一种是计算出三相输入交流信号的正弦和余弦分量，即矢量的实部和虚部，或者其逆变换，把两相信号转换为三相信号。第二种变换是Park变换，将这两个分量(用Vqs和Vds表系。这个矢量旋转功能使AD2S100可用于交流异步电动机和直流永磁无刷电动机的控制，包括矢量控制。后者适用于各种应用场合，例如采暖空调、泵和风机控制、机器人、主轴驱动、电动汽车、洗衣机和干衣机驱动等。示)转换为V’ds和V’qs，这个变换可表示为：

    Vds=VdscOsφ-Vqssinφ

    Vqs=Vdssinφ+Vqscosφ

  这里的sinφ和cosφ是AD2S100由输入12位并行二进制角φ从内部产生的信号。再由Vds、Vqs经第一种变换的逆变换，得到新的三相信号。  ．

  本电路可接受三相信号输入、三相系统中的两相信号输入或正交两相信号输入。HOMOPOLAR OUTPuT检查三相输入信号是否平衡，正常时它应为零。

9．1封装与引脚说明

    本电路采用44脚塑封(P一44A)。引脚(见图2)说明见表1。表中未列的脚号为空脚。使用电源±5V，输入信号正常电压端****±3．3V，高电压端****±4．25V，直流～50kHz。矢量变换后输出三相信号模的误差典型值O．35％，角度误差典型值9(频率小于600Hz时)。

    在3脚接受一个输入数据选通信号，使位置数据同步化并送入内部计数器。第44脚的BUSY高电平时间代表了矢量旋转的变换时间，其典型值为2μs。23、24_脚状态组合决定了输入方式的三种选择(见表2)。

9．2工作原理

    交流电机牵子电流矢量is可以用三相电源ias、ibs、ics如表示为：

     它也可以由直角坐标表示为：

     在交流电机矢量控制中，ids称为磁通电流分量，iqs为转矩电流分量。上式表示了三相一两相变换，它是由AD2Sloo方框图左边的3φ一2φ变换部分完成的。

    定子电流两个分量的定向控制，需要将它们变换到转子参考系上去，这需要进行复数运算，它由AD2S100实现。在转子参考系上的定子电流两个分量表示为ids和iqs，它们有：

   这里ejφ是核心算子。φ代表运动转子的角位置(数字)，有：

    上述矢量旋转运算由AD2S100内几个乘法器完成。在方框图右边再进行一次2φ一3φ变换。

9．3应用

    AD2S100在交流电机控制中的应用举例如下。

9．3．1交流异步电动机滑差控制