基于dsp控制的ipm数字化电机伺服驱动系统设计
李长诗，王素梅
（郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450002）
摘要：文章以基于tms320lf2812 dsp的电机数字化控制系统为应用平台，阐述了驱动系统及其外围电路硬件设计。详细给出了整流逆变，功率驱动，过压欠压保护，光耦隔离等电路设计，并针对数字化控制给出了特定dsp芯片所需的内部电源转换电路。实验及仿真结果表明该驱动系统工作性能稳定、抗干扰性强，具有很高的应用价值。
关键词：整流滤波；ipm智能模块；dsp
中图分类号：tm271+ 82 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)04-0042-03
0引 言
在提高工作效率，减少资源污染与浪费，提高电机各种运行性能的要求下，电机的数字化控制系统已经是本领域研究的热点。
本文以公司tms320f2000系列dsp的三相电机数字化控制系统研究这一实验项目为应用平台，重点研究了系统电源部分电路设计，主要包括整流、dip - ipm逆变、过压欠压保护电路、光耦隔离、辅助电源转换电路等，其优越性体现在实现电压值多路输出的同时，又可以使元件稳定可靠地工作，实现系统的抗干扰稳定运行。实验及应用结果表明该电路具有良好的性能和很高的应用价值。该控制系统选用功率为0.75 kw，额定转速为1500 r/min的y型交流电机。文中所用元器件参数及各种模块的选取均是根据电机运行参数而定！
1 系统硬件驱动框图
电机数字化控制系统的控制部分以dsp为核心，另外还要电源处理模块、ipm驱动隔离控制模块、脉冲形成、转速位置检测模块、电流检测模块、显示模块、键盘接口模块等电路。电源部分的主电路采用交一直一交电压型变频电路，其中包括桥式整流、滤波电容和智能功率模块ipm。总体结构原理图如图l所示，其工作原理是：dsp接受采样电流和电压信号、电机转速和转子位置信号，运用控制算法，得到pwm控制信号，经光耦隔离电路后，驱动ipm开关器侔。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时，dsp将封锁pwm输出信号，关断ipm的输出，并通过指示灯显示。
2驱动系统主电路
2.1整流电路
系统电源分为控制部分和驱动部分，控制部分需要+5 v，±15 v三路电源，其中+5 v给芯片及霍尔电流传感器供电，±15 v给运放及外部保护电路供电；驱动部分需要+5 v，+15 v，+200 v三路电源，其中+5 v给光耦供电，+15 v给ipm供电，+200 v为母线电压。
如图2所示，为了获得一个直流电压，市电电源经过压敏电阻兄，和扼流线圈t2，经过一个单相二极管桥式稳压流器。整流电压波形的滤波采用电解电容滤波器滤波，其电容量大小决定了整流电压的平均值和输出纹波电压的大小，网侧功率因数得到提高且不随输出电压变化。因为直流电源要保持一个相对稳定的状态，则电容器c12要选择至少十倍于压电驱动器的电容值。c7主要起高频旁路作用，减小电解电容高频损耗和整流电路承受的尖峰电压。压敏电阻实质是滑变电阻，当输入电压过高时，其自动调节电阻端电压值，起到保护作用，扼流线圈的作用是抑制浪涌电流，提供一个稳定的电压输出。
2.2逆变及功率驱动
2. 2.1功率驱动模块硬件电路
逆变电路是该电源部分的关键电路，其功能是实现dc/ac的功率变换[4]；因为此系统是速度位置闭环控制系统，光电编码器检洌到的位置速度信号经过a/d转换输入给dsp，dsp根据电压波动自动调节pwm脉冲，进而调节电压输出。此过程动态响应迅速，能够实现自动调节，与传统电机运行相比则具有很好的节能效果。
ipm出现过流、过温、短路故障时将输出报警信号，将此信号输入到dsp的pdpint引脚，当有任何故障状态出现时，pdpint引脚被拉为低电平，此时dsp内定时器立即停止计数，所有pwm输出引脚全部呈高阻状态，及时产生中断信号，通知d |
