基于TMS320F2812+CPLD的异步电动机控制系统开发平台硬件原理,如图1所示。
与普通控制系统相比,该控制系统开发平台有如下特点:
(1)DSP与CPLD协调控制,可以发挥各自的优点,实现电机的高性能调速控制。
(2)DSP、复杂可编程逻辑器件构成的电机控制系统有着更智能化的发展。
(3)该控制系统开发平台控制方案灵活,可编程性强,预留端口丰富,便于扩展,不仅可以实现对异步电动机的控制,也可以达到对其他高性能电机的控制,系统升级容易,维护性好。
(4)利用该控制系统开发平台,可以缩短产品开发周期、降低开发成本、提高开发效率,并可以在短时间内完成电机控制系统产品的开发和应用。
(5)该控制系统开发平台控制电路开关量形式的输出信号均通过光耦隔离与系统主电路接口,保证了强弱电的隔离,系统稳定性高,能够满足电机控制领域对系统高可靠性的要求。
1.2 各模块电路设计
1.2.1 主电路
主电路为典型三相交-直-交电压源型逆变电路,通过三相不控整流电路向逆变器和开关电源供电。采用智能功率模块(IPM)作为逆变器的主开关器件,其外围元件少、结构简单且可靠性高。同时配备全面的保护措施,保证系统的可靠运行。
(1)逆变电路。
开发平台逆变电路为典型三相交-直-交电压源型逆变电路,采用三菱公司智能功率模块(IPM)PM50RL1A120,其耐压1200 V,额定电流50 A,内部整合了6路高速、低功耗IGBT组成的三相全控桥和一路用于制动的IGBT,以及过电压、过电流和过热等故障检测和保护电路,并将检测信号送到DSP进行中断处理。控制器输出的信号均经过光耦隔离电路进入IPM,有效地抑制了系统干扰。
(2)电压、电流检测电路。
在逆变电路的直流侧和输出的交流侧设计了电压、电流检测电路,通过霍尔电压、电流传感器获得电压、电流信号,经隔离放大后送过DSP的ADC模块,进行A/D转换,以实现系统的闭环控制。当系统发生过流、过压时,电路可以迅速将低电平信号发送到DSP的PDPINT保护引脚,封锁PWM脉冲输出,避免系统发生故障。
1.2.2 控制电路
控制系统开发平台主要用来完成各种复杂的异步电动机调速控制算法,加速电机控制系统产品的开发和应用。DSP与外围电路的联系,可以完全通过CPLD控制,DSP和CPLD采用总线方式进行通信。CPLD作为系统DSP芯片的扩展,可以完成众多逻辑控制以及I/O扩展任务。CPLD可以设置成具有地址译码器功能,依据DSP输出的地址信号,对其进行译码,通过地址总线输入CPID,选通外围电路达到对其进行控制,并且可以实现SRAM以及LED、IED读写信号的控制。