串行通信在永磁同步电机控制系统中的应用
引 言
TMS320LF2407是TI公司开发的、适用于电机控制的数字信号处理器(DSP),在原有DSP内核的基础上添加了脉宽调制(PWM)、A/D、D/A模块,从而实现对电机系统的全数字控制。它在电机控制系统中得到了广泛应用,并取得了明显效果。在开发一套以DSP为核心的永磁同步电机控制系统时,需要及时观察驱动系统中的各个变量,同时还要对一些程序进行控制,修改特定参数。DSP在实际运行中不能用外接的端口进行控制,需要用DSP自带的串行通信模块来解决这一问题。通过一台上位计算机和以DSP为核心的电机控制系统构成整个监控系统,Pc机通过串口来改变DSP程序中转矩、磁链给定,以及调节PI参数等,电机控制系统完成对电机的控制,并采集相关数据反馈到Pc机中进行分析、处理、显示和存储。本文以DSP控制永磁同步电机为例,介绍在整个控制系统中串行通信的实现。
1 永磁同步电机控制系统
永磁同步电机控制系统框图如图1所示,采用直接转矩控制方法,这是19世纪80年代提出的交流电机高性能控制策略。本控制系统是一个速度和转矩的双闭环控制系统。系统利用电压、电流传感器检测直流母线电压Vdc。及定子二相电流i 和i ,通过坐标变换将定子三相坐标系中的电压、电流变量转换为α-β静止定子坐标系中的二相分量。将由磁链及转矩观测器得到的定子磁链、转矩实际值作为反馈量,与磁链、转矩给定值进行比较,所得到的误差信号通过磁链、转矩调节器的滞环控制单元后,获得0、1控制信号,再综合考虑当前定子磁链所在的区域,选择适当的电压空问矢量控制定子磁链的旋转速度及方向,即可直接快速地实现转矩调节。
如果试验人员能够及时地观测并调节转矩、磁链、电压、电流等控制参数,将会极大地提高电机控制系统的开发效率。
2 串行通信的实现
PC机与DSP串行通信的实现包括三个部分,即硬件设计、上位机程序设计、下位机程序设计。
2.1 串行通信硬件设计
从本试验平台实际需要考虑,采用RS-232实现PC机与DSP的数据传输。现在RS。232的通信端口是每台计算机上的必要配置,通常含有COM1和COM2两个端口,所以能很方便地把上位机与下位机连接起来,实现计算机对生产现场的监测和控制。图2是TMS320LF2407串行通信接1:1电路[1]。该电路采用了符合RS-232标准的驱动芯片MAX232进行串行通信。MAX232芯片功耗低,集成度高,+5 V供电,具有2个接收和发送通道。由于TMS320LF2407采用+3.3 V供电,需要将5 V的1tI1L电平变换为3.3 V高电平,整个接口电路简单,可靠性高。
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