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1、()*在电机控制领域的应用展望谷爱昱王春茹$!综()*在电机控制领域的应用展望谷爱昱+王春茹,广东工业大学+广东广州-./0/1述#$%&$摘要 2介绍数字信号处理器,()*1在电机控制领域的应用发展及展望+着重说明电机控制用()*的应用 3关键词2()*4电机控制4应用中图分类号2567/.89文献标识码2:文章编号2./.; =,9/.1/9;/7-;/9?ACDEFGHIJKLLMNDFNONF OQFAROFMST :U;VW+X:YS ZW;W,SW_a_TUbcdUVaf5cgaha_V+SW_iaW-./0/+ZU1KjEFDC25UdkkcUeaWgcdeccbchaklcef
2、acgdeaf(U_Uh)U_h*agcdda,()*1kkhUeUamUeUlaeagaeah+eckkhUeUaafec()*cd_cfalaeaUdlU VUdWdd8nBopAqE2()*4laeagaeah4kkhUeUas引言()*是(U_Ueh)U_h*agcdda,数字信号处理器1的缩写+属于 6*T,微处理器1的一种3自 9/世纪 =/年 代 初 美 国 德 州 仪 器 公 司 ,5tdude; Wvlcew5u1向市场推出第一代()*芯片以来+./多年 来 ()*的 处 理 速 度 随 着 时 间 的 前 进 不 断 提 高+.00r年 ./6u*)+预 测 9/9年 运
3、算 速 度 可 达9S6u*)+而 ()*的成本不断降低+每 ./6u*)的售 价己从 9/美元降到了 .美元3价格下降+意味着应用的扩大+()*已从军事x航空航天等尖端领域进入民用 产 品 各 领 域+成 为 当 今 世 界 半 导 体 产 业 的 新 特点y.z3自()*出现以来+电机控制就是()*主要应用领域之一3特别是随着控制理论的发展和高性能控制 的 需 求+一 般 的 单 片 或 多 片 微 处 理 器 不 能 满 足 复杂而先进的控制算法时+更使得 ()*成为这种应用场合的首选器件3 HIJ电机应用8s早期HIJ的应用9/世 纪 =/年 代()*逐 步 进 入 实 用 期+第 一
4、 代典 型 产 品 代 表 为 5u公 司 的 56)79/./3这 些 ()*的主要应用为实现感应电动机的磁通量和转矩的直接控制+达到转矩的高速x高性能控制3首先根据电机 电 压 和 电 流 状 况 求 磁 通 向 量+再 根 据 磁 通 向 量 和电 流 的 向 量 积+求 出 瞬 时 转 矩 3 这 样 一 个 循 环收稿日期29/.; /7; /r56)79/./运算约 7r/条指令 +大约执行 =/ldy9z3早期的()*比较注重积和运算的高速处理+当采用单()*控制感应电动机或永磁电动机时+在某些场合就不能满足要求3这是因为控制电机微处理器除要具有坐标变换x向量演算等功能外+还需要
5、中断 控 制x传 感 器 接 口 电 路x*X6 输 出x:|(变 换 等功能3因此有的采用双()*方式+有的采用低价通用 Z*T 与 ()*结合的方式 ,高速运算由 ()*完成+通用Z*T各种功能的处理1实现全数字控制38电机专用HIJ的应用为 了 构 成 感 应 电 动 机 或 永 磁 电 动 机 控 制 器 +除了微处理器 +还需要专用门陈列组合 +以及相应的存储 器 和 外 围 芯 片+这 就 使 得 芯 片 数 量 增 加+软 件 复杂+价格提高3针对这一问题+美国 :(和 5u公司相继 研 制 成 功 以()*为 内 核 的 集 成 电 机 控 制 芯 片ww 5u公 司 的56)
6、79/Z9 系 列+:( 公 司 的:(6Z系列3这些控制器不但具有高速信号处理和数 字 控 制 功 能 所 必 需 的 体 系 结 构 特 点 +而 且 有 为 电机 控 制 应 用 提 供 单 片 解 决 方 案 所 必 需 的 外 围 设 备3如 56)79/9/()*不但有 79位累加器+=!fhd#6+-.9个 字 节 的:6+7个 定 时 器 +./为核心的数字交流伺服系统框图3系统用软件完成控制调节+输出*X6信号驱动u*6 智能模块+控制电动机电压x电流3电流反馈信号万方数据微电机&!年第 %)卷第 &期 J总第 !P期 L器的内部,*-系统转换后.利用;?算法重组反电势信号
7、.进行位置和速度模拟 .实现无传感器控制.然 后 产 生 ,3,A3B3BA3-3-A六 路+6#信号输出/控制算法所需的 *-连接电压和速度指令 由 附 加 的,*-输 入 C!3C&读 取.母 线 电 流 由D$E$1检测 /图 ! #$%&(&)在交流伺服系统中的应用经隔离放大送给 *$+内 ,*-.构成电流环/用 *$+的012电路检测电机转速.完成速度闭环/可见.采用电机专用 *$+为核心的全数字电机控制系统.系统硬件得到极大的简化.提高了系统的可靠性.减小了体积.降低了成本/在世界几大*$+生产厂家中.,*公司致力于数字马达控制/该公司相信.*$+将大量应用于洗衣机3洗碗机等家电产
8、品.这些机器都要使用电机.未来的法律将促使进一步改进电机的效率.为*$+提供商机/他们研制的电机控制用*$+采用了一些新技术.性能更突出4*$+内核体系结构为并行结构.加快程序 执 行5+6# 发 生 单元的灵活性和可编程性.满足不同方式的数字+6#方案5内部程序存储器固化电机系统矢量控制所必须的子程序.减少程序计算时间7%8/顺 应 工 业 驱 动 设 备 对 无 刷 直 流 电 机 应 用 的 需求.,*公司又向市场推出了一个 新 型 高 性 能 器 件.&9引 脚3低 成 本 嵌 入 式 ,*#-%&9*$+电 机 控 制器/该芯片为压缩机 3洗衣机3风扇3泵 机和高压交流驱动中的无传感
9、器控制直流无刷电机提供了一个理想性价比方案 :利用 ;?模拟器在非线性测 量 的 基 础 上 进 行 位 置 和 速 度 模 拟.此 方 案 的 功 能框图如图 &所示7)8/图 &无传感器无刷直流电动机驱动系统功能模块算法在 该 方 案 中 .电 动 机 的 端 电 压 由 图 &中 所 对 应的 电 阻 分 压 网 络 测 量/这 %个 模 拟 信 号 将 施 加 在,*#-%&9的 %个 多 路 模 拟 输 入 端 上.由*$+控 制万方数据如 果 采 用 9位 和 !F位 微 处 量 器 实 时 执 行 上 述扩 展 的;? 滤 波 器 算 法 是 不 可 能 的.在,*#-%&9上仅
10、需少于 !%GH时间/从这些应用实例可见.在电机控制系统中采用电机专用 *$+.强大的处 理 能 力 不 但 可 以 使 面 向 电 机 控 制 的 控 制 算 法.如矢量控制3直接转矩控制数字化实现.而且也有条件完 成 现 代 控 制 理 论 或 智 能 控 制 理 论 的 一 些 复 杂 算法.如自适应控制3神经网络等/同时增加面向电机控制的外设 .使硬件结构和控制得到简化 /I展望具 有 更 高 速 3方 便 的 周 边 功 能 模 块 的 电 机 专 用*$+是电机控制微处理器的方向.在 -编程语 言 成为主流的同时.期待电力电子学专用语言的出现/目 前 运 算 方 式 主 要 考 虑
11、 价 格 .多 为 固 定 小 数 点运算方式.今后将出现低价格的浮点运算处理器/在许多*$+电机系统中 .同时又需要一个独立的微处理器J-+KL/这是因为标准的 -+K 设计在运算任务上不如 *$+.而大多数*$+在中断处理3位处 理 或 逻 辑 操 作 方 面 不 如 标 准 -+K/ 不 过.现 在-+K 和*$+供应商正在设计混合式 -+KM*$+/电机控制是*$+应用的主要领域/据报道.目前 全 球 每 销 售 一 枚 手 机 用*$+芯 片.就 有 !枚 应用在电机控制领域/而在中国.手机3*C*等数字消费产品是应用 *$+的主要方向.应用于电机控制的研究刚刚起步.集中在一些院校和
12、研究所 .还没有实用化的产品 /但是随着国家的发展.能源和环保的要求越来越高 .*$+必然会得到广泛的应用/参考文献47!8胡 绍 海N数 字 信 号 处 理 器 新 脉 络7O8N电 子 产 品 世 界.!PPP.JPL.QR Q!N7&8韩保广N马达控制领域的 *$+应用7O8N电子产品世 界.!PPQ.JQL.&PR%N7%8杨 贵 杰N集 成*$+电 机 控 制 器,*#-%!与#$%&-&)的 比 较7O8N微 特 电 机 .&.J)L.&SR&9N7)8 *T.(U?VTT#WX?UV?.*T.+Y=;Z=N嵌入*$+在电机 控 制 器 中 的 应 用7O8N电 子 产 品 世 界N!PPP.JPL.FSRFQN作者简介4谷 爱 昱 J!PQ: L.女.博 士 研 究 生.研 究 低 速永磁同步电动机/
