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解決方案

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解決方案

SOLUTION

YXMBD-ZP15基于半實物原型開發(fā)直流無刷電機驅(qū)動控制系統(tǒng)

關(guān)鍵詞：

基于半實物原型開發(fā)

開發(fā)直流無刷電機驅(qū)動控制系統(tǒng)

所屬分類：

電機驅(qū)動測試與實驗

機電測控臺架

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方案介紹

1、設(shè)備組成

2、技術(shù)參數(shù)

2.1 直流無刷電機對拖平臺

技術(shù)參數(shù)如下：

1)平臺由驅(qū)動電機（永磁同步電機）、高速精密聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速/扭矩傳感器（選配）、磁粉制動器組成，用于實現(xiàn)電機對拖實驗；

2)可以實現(xiàn)速度控制和阻力控制，驅(qū)動電機和磁粉制動器以聯(lián)軸器相連，

3)直流無刷驅(qū)動電機：直流無刷電機，額定功率1.5KW，額定線電壓48V，額定電流40，額定轉(zhuǎn)矩4.8 NM，額定轉(zhuǎn)速3000 r/min，空載轉(zhuǎn)速4000 r/min，重量 5.5KG，極對數(shù)8，霍爾傳感器。

4)磁粉制動器：單軸制動，額定轉(zhuǎn)矩50NM，電壓24V，額定轉(zhuǎn)速1500 r/min，最大電流1.8A，張力控制器3A。

5)扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器：轉(zhuǎn)速范圍：0-2000rpm，扭矩測量范圍：0-200NM；

6)槽鋼底座帶橡膠墊，電機拖動組總尺寸1000*30*40（長*寬*高）

2.2 電機驅(qū)動背靠背變頻柜

兩個PWM變換器各司其職，根據(jù)控制算法的不同其功能略有不同。無論哪種算法，定子PWM變換器一般是采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向，控制PMSG的定子電流呈正弦波形實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和功率因數(shù)調(diào)節(jié)；并網(wǎng)PWM變換器采用電網(wǎng)電壓矢量定向，將直流電逆變?yōu)榱己玫恼也ㄐ螌崿F(xiàn)并網(wǎng)和有功/無功解耦。直流母線電壓可以由定子PWM變換器控制也可以由并網(wǎng)PWM變換器控制，保持為比電網(wǎng)幅值高的穩(wěn)定值（這樣才能保證能量流動的方向，PWM整流可以升壓）以便往電網(wǎng)輸送能量。

圖2 背靠背驅(qū)動變流器構(gòu)架

主控CPU采用目前流行的DSP，型號為TI公司的TMS320F28335，其32位浮點處理能力，非常適用于變流器控制場合。通過傳感器分別采集三相交流電流、三相交流電壓、直流側(cè)電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經(jīng)過特定的算法，輸出PWM調(diào)制波控制開關(guān)器件，從而可以實現(xiàn)直流變交流或者交流變直流能量雙向流動。除此之外，信號處理電路還預(yù)留的外部控制器接口，方便對接RCP控制器。

1、可提供直流輸入和交流輸入兩種方式，交流輸入：380V電網(wǎng)，直流輸入：電壓60V。

2、運行方式，滿足三種工作模式：電機驅(qū)動模式、變流并網(wǎng)模式、RCP外接控制模式。

3、開放硬件原理圖，PCB圖（PDF），DSP控制板完整CCS工程源代碼（選配）。 4、將Simulink模型與快速原型控制器硬件結(jié)合在一起，下載到控制器中執(zhí)行，控制器運行過程中，此軟件可以將Simulink模型中想要查看的各類控制量直觀顯示，也可以隨時修改各類控制參數(shù)，讓控制器實時響應(yīng)，從而實現(xiàn)了真正的在線仿真。

5、在線仿真運行界面，采用組態(tài)方式，科研者根據(jù)自己需求，可以隨意添加控件，讓科研者將精力放到Simulink建模上面。

6、軟件具備三類設(shè)置，包括通信IP、板卡的數(shù)量設(shè)置；PWM設(shè)置，主要指示PWM的頻率值，死區(qū)值，以及動作有效值，編碼器精度值等；顯示界面設(shè)置，用于最終的數(shù)據(jù)查看以及設(shè)置。顯示界面中包括遙控、遙調(diào)、遙信、遙測、示波器控件。

7、提供電機控制側(cè)的simulink算法模型，控制模型完全開放且可修改，用戶可直接使用。

8、具備DSP輔助控制器，配合外圍信號采集調(diào)理電路、IO驅(qū)動電路等組成。

完成以下功能：

·各類信號的采集調(diào)理，送給主控制器以及自身使用。送給主控制器目的是實現(xiàn)算法控制，自身采集主要用于對系統(tǒng)的實時保護。

·對IO信號的驅(qū)動管理，將主控制器輸出信號管理后輸出給功率變換電路，實現(xiàn)控制，同時檢測系統(tǒng)運行情況，一旦發(fā)生錯誤，通過對IO管理，就可以封閉主控制器的控制信號，從而達到保護系統(tǒng)的作用。這可以保證科研者在建立模型時，即使發(fā)生錯誤控制，也可以保證設(shè)備不受損壞。這樣可以保證科研者不用顧慮錯誤而導(dǎo)致設(shè)備損壞。

·配合監(jiān)控軟件，可以直觀設(shè)備查看運行參數(shù)。

·本身就可以實現(xiàn)算法控制，用于對比仿真效果

2.3 快速原型控制器——YXSPACE

研旭公司推出的YXSPACE產(chǎn)品系列，能夠?qū)⒂脩粼O(shè)計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉(zhuǎn)換成DIDO、AIAO量，完成實際硬件控制。其基本控制框圖如下所示：

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，將模型中的接口與硬件驅(qū)動接口綁定后，再結(jié)合TI公司的CCS編譯工具產(chǎn)生可執(zhí)行文件，下載至YXSPACE控制器中運行。

研旭YXSPACE-VIEW2000軟件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式，同時可以實時監(jiān)測控制過程中的各類運行量，包括采集量、中間控制變量等。YXSPACE-VIEW2000包括了6類組態(tài)控件，分別為遙控控件、遙信控件、遙調(diào)控件、遙測控件、示波器控件以及文字編輯控件等。用戶可以借助這些控件，直觀、方便的搭建監(jiān)控界面，監(jiān)控控制器內(nèi)部運行的詳細(xì)信息。