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应用报告
ZHCA553 – July 2013
3 相感应电机的传感磁场定向控制
Bilal Akin and Manish Bhardwaj 摘要这份应用报告给出了一个使用 TMS320F2803x 微控制器来控制一个交流 (AC) 感应电机的解决方案。 TMS320F2803x 器件是 C2000 微控制器的部件，此微控制器能够通过减少系统组件实现用于 3 相电机的智能控制器的成本有效设计，并且提高了效率。借助于这些器件，有可能实现诸如磁场定向控制 (FOC) 等更加精准的数字矢量控制算法。本文档中讨论了这个算法的实现。 FOC 算法在很大速度范围内保持高效，并且通过处理一个电机的动态模型来将具有瞬态相位的转矩变化考虑在内这份文档涵盖了以下内容： ? 磁场定向电机控制原理的理论背景 ? 基于模块化软件块的递增构建级 ? 试验结果
1 2 3 4 5 6 7 8 9
内容简介 ........................................................................................................................... 2 感应电机 ...................................................................................................................... 2 磁场定向控制 ................................................................................................................ 4 FOC 的基本系统配置 ....................................................................................................... 8 32 位 C2000 控制器针对数字电机控制 (DMC) 的优势 ................................................................ 10 TI 文献和数字电机控制 (DMC) 库 ....................................................................................... 11 硬件配置（HVDMC R1.1 套件） ........................................................................................ 15 递增系统构建 ............................................................................................................... 18 参考书目 .................................................................................................................... 34 图片列表
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
感应电机转子 ................................................................................................................ 鼠笼式转子 AC 感应电机剖视图 ........................................................................................... 分激 DC 电机模型 ........................................................................................................... 定子电流空间矢量和其以 (a，b，c) 形式表示的分量 ................................................................... 静止基准框架内的定子电流空间矢量和其分量针对 ACI 电机的 FOC 基本系统配置
3 3 4 6 6 7 8 9 10 13 14 16 17 18 19 20
..........................................................................
(α，β)和 d，q 旋转基准框架内的定子电流空间矢量和其分量 ........................................................
.....................................................................................
d，q 旋转基准框架内的电流、电压和转子磁通空间矢量以及它们与 a，b，c 和(α，β)静止基准框架的关系 .............................................................................................................................. 间接转子磁通定向控制的总体方框图 .................................................................................... 一个 3 相感应电机驱动实施 .............................................................................................. 软件流 ....................................................................................................................... 使用 AC 电源生成 DC 总线电源 ......................................................................................... 使用外部 DC 电源为反相器生成 DC 总线 .............................................................................. 观察窗口变量 ...............................................................................................................
............................................................................ DAC-14 输出显示 Ta，Tb，Tc 和 Ta-Tb 波形.........................................................................
SVGEN 占空比输出 Ta，Tb，Tc 和 Tb-Tc
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3 相感应电机的传感磁场定向控制
1

简介
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
https://www.wendangku.net/doc/9b13592039.html,
1 级 - 递增系统构建方框图 ............................................................................................... 相位 A 和 B 电流的波形，rg1.Out 和 svgen_dq1.Ta（占空比）。 ................................................. 被放大的相位 A 电流 ...................................................................................................... 2 级 - 递增系统构建方框图 ............................................................................................... 测得的 theta，rg1.Out，相位 A 和 B 电流波形 ........................................................................ 3 级 - 递增系统构建方框图 ............................................................................................... Svgen_dq1.Ta，Curmod theta 和相位 A 与 B 电流波形 ............................................................. 4 级 - 递增系统构建方框图 ............................................................................................... 0.5 pu 负载，0.3 pu 速度下的相位 A 和 B 电流，Svgen_dq1.Ta 和 Curmod θ 波形
21 22 23 24 26 28 29 30 32 32 33
............................
在 PWMDAC 输出监控得出的 1.0 pu 步长 - 负载和 0.3 pu 速度下的同步基准框架内定子电流的磁通和转矩分量 ....................................................................................................................... 5 级 - 递增系统构建方框图 ............................................................................................... 图表列表
1
每个递增系统构建中的测试模块 .........................................................................................
18
1
简介
电机控制行业是一个强大的、有进取性的行业。为了保持竞争力，新的产品必须解决几个设计限制，其中包括成本减少、功耗降低、功率因子纠正和减少的电磁干扰 (EMI) 辐射。为了应对这些挑战，先进的控制算法是必须的。嵌入式控制技术可实现高水平性能和系统成本减少。根据市场分析，大多数工业电机应用使用 AC 感应电机。原因在于，与其它类型电机相比，AC 感应电机具有更高的稳健耐用性、更高的可靠性、更低的价格和更高的效率（高达 80%）。然而，由于其复杂的数学模型，饱和器件的非线性运行方式，以及取决于温度物理影响的电气参数振荡，感应电机的使用对用户具有挑战性。这些因素使得感应电机的控制变得复杂，并且要求使用诸如“矢量控制”的高性能控制算法，以及一个执行这个算法的强大的微控制器。在最近几十年中，受控电力驱动磁场经历了快速发展，这主要是由于微控制器所具有的优势。这些技术改进已经实现了支持更低功率耗散硬件和更加准确控制结构的高效 AC 驱动控制的开发。电力驱动控制已经变得更加准确，所谓的矢量控制不但管理受控 DC 数量，而且管理三相 AC 电流和电压。本文档简要描述了一个矢量控制机制的最有效实施形式：磁场定向控制方法。它主要基于三点：机器电流和电压空间矢量，一个三相速度和时间相关系统变换为一个坐标非时变系统，以及有效空间矢量脉宽调制模式生成。由于这些因素，AC 机器的控制获得了 DC 机器控制的全部优势，而又消除了机械换向劣势。此外，通过实现非常准确的稳定状态和瞬态控制，这个控制系统在响应时间和功率转换方面导致很高的动态性能。
2
感应电机
感应电机的名字得自转子磁场产生的方式。旋转定子磁场在短路转子中感应产生电流。这些电流产生转子磁场，此磁场与定子磁场相互作用，并产生转矩，这是机器的有用机械输出。三相鼠笼式 AC 感应电机是最被广泛使用的电机。沿着转子轴组成导体的导条底端由一个厚金属环连接，从而导致一个图 1中显示的短路。馈入定子线圈的正弦定子相位电流产生了一个旋转速度为定子频率 (ωs) 的磁场。这个不断变化的磁场会在笼式导体中感应产生一个电流，这样可在转子导线的周围生成第二个磁场。作为这两个磁场的相互作用产生的力结果，此转子受一个转矩的作用，并且以定子磁场的方向开始旋转。由于转子开始加速并且接近定子磁场的同步速度，转子和定子磁通间的相对速度减少，从而减少了定子中的感应电压，并减少了被转换为转矩的电能。这导致转矩产量下降，而电机将达到一个稳定状态，在这个点上，负载转矩与电机转矩相匹配。这个点是由电机即时负载决定的的平衡点。简单来说：
2
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感应电机
Skewed Cage Bars
End Rings
图 1. 感应电机转子 ? ? ? ? 由于感应机制需要电机速度和转子磁通速度之间的相对的差异这样一个事实，电感电机以附近的频率旋转，但是低于同步速度频率。这个转差率必须存在，即使当运行在一个磁场定向的控制方式也是如此。感应电机内的转子并不由外部激发。这意味着无需滑环和电刷。这使得感应电机稳定耐用、廉价并需要更少的养护工作。转矩产量由转子和定子磁通间形成的角度控制。
在图 2中，转子速度由 Ω 表示。定子和转子频率被一个称为转速差 s 的参数关联在一起，在每个部件中，它表示为 s = (ω2 - ωr) / ωs。
Rotor rotation
ia
A’
W Rotor flux WR = S.W
C’
B
Stator flux
C B’ A
WS
Aluminum bar
图 2. 鼠笼式转子 AC 感应电机剖视图
ü w ì ?w : AC supply freq (rad / s ) ? · Speed rotating field rotating speed (rad / s ) : W = × í y ? s p ? ? p : stator poles pairs number t w · Rotating rotor speed (rad / s ) : W = (1 - s ) W = (1 - s ) p s
s s s
这里的 s 被称为“转速差”：它代表同步频率与实际电机转速间的差异。
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3 相感应电机的传感磁场定向控制
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磁场定向控制
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3 3.1
磁场定向控制
简介
诸如 V/Hz 策略的简单控制对性能有所限制。为了实现更佳的动态性能，需要采用更加复杂的控制系统配置来控制感应电机。借助于微控制器所提供的数学处理能力，为了在 AC 感应电机中去使转矩生成和磁化功能去耦合，可执行使用数学变换的高级控制策略。这样的去耦合转矩和磁化控制通常被称为转子磁通定向控制，或者简称为 FOC。
3.2
支持 FOC 的主要原理
为了理解磁场定向控制技术的真谛，从概述分激直流 (DC) 电机开始。在这个类型电机中，针对定子和转子的激发受到单独控制。 DC 电机的电气研究显示可单独调节产生的转矩和磁通。磁场激发的强度（磁场激发电流的振幅）设定磁通的值。通过转子绕组的电流确定了转矩是如何生成。转子上的换向器在转矩产生过程发挥一个非常有意思的作用。换向器与电刷接触，而这个机械构造被设计成将电路切换至机械对齐的绕组以产生最大的转矩。这样的安排意味着，机器的转矩产生在任何时候都非常接近于最佳情况。这里的关键点是，绕组被管理，以保持转子绕组产生的磁通与定子磁场垂直。磁通和转矩被单独控制，而流经转子绕组的电流确定产生的转矩量，如图 3中所示。
ie Ue (F) M W (E, R) Tem U
Tem = K.F.I E = K.F.W F = f(Ie)
Inductor (field excitation)
Armature Circuit
图 3. 分激 DC 电机模型感应机器的关键特性与 DC 电机不同在两种情况下，只可控制一个源，即定子电流。在同步机器上，转子激发由安装在电机轴上的永磁体给出。在同步电机上，唯一的电源和磁场来源时定子相位电压。很明显，相对于 DC 电机，磁通和转矩由对方决定。同步和异步机器上 FOC（也被称为矢量控制）的目的在于能够分别控制转矩生成和磁化磁通组件。控制技术目标是（在某种意义上）模仿 DC 电机的运行。
3.3
为什么选择磁场定向控制
对于异步机器，众所周知的是，V/Hz 控制方法面临着某些自然限制。通过将转矩和磁通效应去耦合，FOC 控制使得您能够绕过这些限制。借助于磁化的去耦合控制，定子磁通的转矩生成组件现在可以被认为独立转矩控制。去耦合控制处于低速时，磁化可被保持在适当的水平，并且可对转矩进行控制以调节速度。为了去耦合转矩和磁通，有必要采用几个数学变换，而这是最能体现微控制器价值的地方。微控制器提供的处理能力可非常快速地执行使这些数学变换。反过来，这意味着控制电机的整个算法可以快速速率执行，从而实现了更高的动态性能。除了去耦合，现在一个电机的动态模型被用于很多数量的计算，例如转子磁通角和转子速度。这意味着，它们的影响被计算在内，并且总体控制质量更佳。
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磁场定向控制
3.4
技术背景
FOC 包含控制由一个矢量表示的定子电流。这个控制所基于的设计是，将一个三相时间和速度决定系统变换为一个两坐标（d 和 q 坐标）非时变系统。这些设计导致一个与 DC 机器控制结构相似的结构。 FOC 机器需要两个常数作为输入基准：转矩分量（与 q 坐标对其）和磁通分量（与 d 坐标对其）。由于 FOC 完全基于这些设计，此控制结构处理即时电量。这使得在每个工作运转中（稳定状态和瞬态）实现准确控制，并且与受限带宽数学模型。因此，FOC 解决了以下方法中的传统配置系统问题： ? 轻松达到恒定基准（定子电流的转矩分量和磁通分量） ? 轻松应用直接转矩控制，这是因为在 (d，q) 基准框架中，转矩的表达式为：
m￥Y i R Sq
通过将转子磁通 (φR) 的振幅保持在一个固定值，转矩和转矩分量 (iSq) 之间有一个线性关系。因此，可通过控制定子电流矢量的转矩分量来控制转矩。
3.5
空间矢量定义和设计
AC 电机的三相电压、电流和磁通可根据复杂空间矢量进行分析。对于电流，空间矢量可被定义如下。假定 ia，ib，ic是定子相位内的即时电流，然后复杂定子电流矢量i s被定义为：
i = i + a i + a 2i a b c
2 4 P j P 2 3 3 在这里，a = e 和a = e 代表空间运算符。 j
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磁场定向控制
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图 4显示了定子电流复杂空间矢量：
b iS aib a ic ia a
2
c
图 4. 定子电流空间矢量和其以 (a，b，c) 形式表示的分量在这里，(a，b，c) 是三个相位系统轴。这个电流空间矢量图示了三相位正弦系统。仍然需要将它变换为一个两个非时变坐标系统。这个变换可被分成两个步骤： ? (a，b，c) → (α，β)（Clarke 变换），其输出一个两坐标非时变系统 ? (a，β) → (d，q)（Park 变换），其输出一个两坐标非时变系统
3.6
(a，b，c) → (α，β)设计（clarke 变换）
空间矢量可用另外一个基准框架（只有两个被称为 (α，β)的正交坐标轴）来报告。假定坐标轴 a 和坐标轴α 处于同一个方向，您会得到以下的矢量图：
b b i Sb iS
iSa
a=a
C
图 5. 静止基准框架内的定子电流空间矢量和其分量下面显示了将三相系统修改为(α，β)两维正交系统的设计。
=i ìi ? sa a ? í 1 2 ?i i + i = ? sb 3 a 3 b ?
此两相(α，β)电流仍由时间和速度而定。
3.7
(α，β) → (d.q) 设计（Park 变换）
这是 FOC 内最重要的变换。事实上，这个设计修改了 d，q 旋转基准框架内的两相正交系统(α，β)。
6
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磁场定向控制
如果您认为 d 坐标轴与转子磁通对齐，图 6显示了针对电流矢量的两个基准框架的关系：
b q i Sb i Sr iS YR d q i Sa iSd a=a
图 6. (α，β)和 d，q 旋转基准框架内的定子电流空间矢量和其分量在这里，θ 是转子磁通位置。电流矢量的磁通和转矩分量由以下等式确定：
cos q + i sin q ìi = i sb ? sd sa ? í ?i - i sin q + i cos q ? sb ? sq sa
这些分量由电流矢量(α，β)分量和转子磁通位置决定。如果您知道正确的转子磁通位置，那么，通过这个设计，d，q 分量成为一个常数。现在两个相位电流转换为 dc 数量（非时变）。在这一点上，转矩控制变得更加简单，在这里，常数isd（磁通分量）和 isq（转矩分量）电流分量被单独控制。
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FOC 的基本系统配置
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FOC 的基本系统配置
图 7总结了用 FOC 进行转矩控制的基本系统配置。
Inv. Park Tr. PI iSdref VSqref d,q VSaref SV PWM 3-phase Inverter VDC
iSqref
PI q q
VSdref
a,b
VSbref
iSq
d,q
i Sa
a,b
ia
iSd
a,b Park Tr.
i Sb
a,b Clarke Tr.
ib
AC Motor
图 7. 针对 ACI 电机的 FOC 基本系统配置测量了两个电机相位电流。这些测量值馈入 Clarke 变换模块。这个设计的输出被指定为 isα和 isβ。电流的这两个分量是 Park 变换的输入，它们提供了 d，q 旋转基准框架内的电流。 isd和 isq分量与基准相比较：isdref（磁通基准）和 isqref（转矩基准）。在这一点上，这个控制结构显示了一个有意思的优势：它可被用来控制同步或感应机器，采用的方法就是简单地改变磁通基准并获得转子磁通位置。由于在同步永磁体、电机中，转子磁通是固定的，并由永磁体确定，所以无需产生转子磁通。因此，当控制一个 PMSM，isdref应被设定为 0。由于感应电机的运转需要生成一个转子磁通，一定不能被磁通基准设定为零。这很方便地解决了“经典”控制结构的一个主要缺陷：异步至同步驱动的可移植性。当您使用和一个速度 FOC 时，转矩命令 isqref可以是速度调节器的输出。电流调节器的输出是 Vsdref和 Vsqref；它们被应用于反相器 Park 变换。这个设计的输出是 Vsαref和 Vsβref，它们是(α，β)静止正交基准框架内的定子矢量电压分量。这些是空间矢量脉宽调制 (PWM) 的输入。这个块的输出是驱动此反相器的信号。请注意，Park 和反相器 Park 变换需要转子磁通位置。这个转子磁通位置的获得由 AC 机器的类型（同步或异步机器）而定。下面的段落中给出了转子磁通位置注意事项。
4.1
转子磁通位置
转子磁通位置的知识是 FOC 的核心。事实上，如果这个变量中有一个错误，转子磁通未与 d 坐标轴对其，而 isd和 isq是定子电流的不正确磁通和转矩分量。图 8显示了 (a，b，c)， (α，β) 和 (d，q) 基准框架，转子磁通的正确位置，定子电流和定子电压空间矢量，它们随着 d，q 基准以同步速度旋转。
8
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FOC 的基本系统配置
b
q
b vS iS YR q a=a d
c
图 8. d，q 旋转基准框架内的电流、电压和转子磁通空间矢量以及它们与 a，b，c 和(α，β)静止基准框架的关系如果您考虑使用同步或感应电机，转子磁通位置的测量是不同的： ? 在同步机器中，转子速度等于转子磁通速度。然后 θ（转子磁通位置）由位置传感器或转子速度的积分直接计算。 ? 在异步机器中，转子速度不等于转子磁通速度（有一个转差速度），那么需要一个特定的方法来计算 θ。基本方法是使用电流模型，此模型需要d，q基准框架内的两个电机等式。理论上说，针对感应电机驱动的 FOC 可大致分为两类：间接和直接系统配置。将被定向的磁场可以是转子、定子或气隙磁通量。在间接磁场定向控制中，为了计算异步速度，需要通过测量或估算转子速度来估算转差。系统中没有出现磁通估算。对于直接系统配置，根据磁通角来计算同步速度，磁通角可从磁通估算器或磁通传感器（Hall 效应）中获得。在这个执行系统中，描述了间接磁通定向控制系统，此系统具有由捕捉确定的测得速度。图 9中图示了这个项目的总体方框图。
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32 位 C2000 控制器针对数字电机控制 (DMC) 的优势
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DC Supply Voltage
iSdref + PI wr iSqref + iSq iSd
PI
VSqref VSdref Inv. Park Trans. qe iSa Park Trans. qe i Sb VSaref VSbref SpaceVector PWM Generator PWM1 PWM2 PWM3 PWM4 PWM5 PWM6
w
+
PI
Voltage Source Inverter
Current Model
Speed Calculator Based on Capture
Capture or QEP Driver CAP/QEP
iSa iSb
Clarke Trans.
ia ib
ACI Tacho/Encoder
图 9. 间接转子磁通定向控制的总体方框图
5
32 位 C2000 控制器针对数字电机控制 (DMC) 的优势
C2000 系列器件具有执行复杂控制算法所需的计算能力，以及与 DMC 硬件的不同组件对接的正确混合外设，DMC 硬件包括模数转换器 (ADC)，增强型脉宽调制器 (ePWM)，正交编码器脉冲 (QEP)，增强型捕捉 (eCAP) 等器件。这些外设具有符合安全标准的用于执行系统所必须的全部钩子程序，像针对 PWM 和比较器的触发区。与这些外设一起，C2000 软件（库和应用软件）和硬件（应用套件）系统有助于减少开发数字电机控制解决方案所需的时间和精力。直接电机控制 (DMC) 库提供可被重新使用来执行全新的控制策略的可配置块。 IQMath 库可实现浮点算法到定点的轻松迁移，因此，从而加速了开发周期。因此，借助于 C2000 系列器件，可以轻松且快速的执行针对电机控制的复杂控制算法（被传感和无传感器）。 C2000 器件和高级控制系统配置的使用提供了以下系统改进： ? 通过全部速度范围内的有效控制支持系统成本减少，前提是电源器件电路的尺寸正确 ? 使用高级控制算法有可能减少转矩纹波，从而导致电机的更低抖动和更长的使用寿命。 ? 先进的控制算法减少由反相器生成的谐波，因此减少了滤波器成本。 ? 无传感器算法的使用免除了对于速度或位置传感器的需要。 ? 减少查询表的数量，这减少了所需存储器的数量。 ? 平滑接近最优基准配置文件和移动轨迹的实时生成导致更佳的性能 ? 使用 ePWM 外设来控制电源开关反相器有可能生成高分辨率 PWM ? 提供单片控制系统
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TI 文献和数字电机控制 (DMC) 库
对于高级控制，C2000 控制器也可执行： ? 使用诸如神经网络和模糊逻辑的现代智能方法来实现多变量和复杂系统的控制 ? 执行自适应控制。 C2000 控制器具有速度功能来同时监视系统并对其进行控制。一个动态控制算法在实时中自适应至系统运行方式的变化。 ? 针对无传感器控制算法、自我启动、在线参数估算更新执行参数识别 ? 执行高级转矩纹波和可闻噪声减少 ? 提供具有频谱分析的诊断监控。通过观察机械抖动的频率频谱，可在早期阶段预测故障模式。 ? 产生锐截止陷波滤波来消除窄带机械谐振。陷波滤波移除了电能，否则，这些电能将激发谐振模式并有可能使得系统不稳定。
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TI 文献和数字电机控制 (DMC) 库
这些文献区分了两类 FOC 控制（用于感应电机）： ? 直接 FOC 控制：在这个情况下，尝试根据端子电压和电流的测量值来直接估算转子磁通。 ? 间接 FOC 控制：在这个情况下，目标是根据 FOC 条件下的电机模型来估算转差，并且根据估算出的转差的积分以及测得的转子速度重新计算转子磁通角。再一次了解到电机参数，特别是转子时间常数，对于实现 FOC 控制很关键。本文档讨论了间接 FOC 控制。 DMC 库由表示为块的函数组成。这些块被分类为变换和估算器（Clarke，Park，滑动模式观察器，相位电压计算和解算器，磁通和速度计算器以及估算器），控制（信号生成，PID，BEMF 换向，空间矢量生成）和外设驱动程序（针对多个拓扑结构和技术的 PWM 提取，ADC 驱动程序和电机传感器接口）。每个块具有模块化软件宏，具有源代码、使用和技术原理的单个文档。要获得宏区块的源代码和解释说明，请从https://www.wendangku.net/doc/9b13592039.html,/controlsuite中并选择 HVMotorKit 安装来安装 controlSUITE。 ? C:\TI\controlSUITE\libs\app_libs\motor_control\math_blocks\v4.0 ? C:\TI\controlSUITE\libs\app_libs\motor_control\drivers\f2803x_v2.0 这些模块使用户能够快速构建，或者定制他们自己的系统。此库支持三个电机类型：ACL，BLDC，PMSM，它还包括外设相关（软件驱动程序）和目标相关模块。 DMC 库组件已经由 TI 用来提供系统示例。初始化时，所有 DMC 库变量被定义和互连。运行时，宏函数被按顺序调用。每个系统使用一个递增构建方法建立，这个方法可分多次建立编码的某些部分，这样开发人员可以一次一步验证他们应用的每个部分。这在实时控制应用中十分重要，在这里，很多不同的变量可影响到系统，而且需要调整很多不同的电机参数。
注: 为了实现优化用途，TI DMC 模块被以宏的形式写入。更多细节，请参见《优化数字电机控制 (DMC) 库》(SPRAAK2)。宏在头文件内定义。您可以打开各自的头文件，并在需要时改变宏定义。在宏定义中，如Example 1中所示，在每一行的末尾应该有一个反斜杠“\”，这意味着编码在下一行继续。反斜杠后包括诸如“space”或“tab”等不可见字符在内的任一字符将导致编译错误。因此，请确保反斜杠是行的最后一个字符。在代码开发方面，宏几乎与 C 函数完全一样，而用户应该可以很轻松地将宏定义转换为一个 C 函数。
Example 1. 一个典型的 DMC 宏定义
#define PARK_MACRO(v)
\ \ v.Ds = _IQmpy(v.Alpha,v.Cosine) + _IQmpy(v.Beta,v.Sine); \ v.Qs = _IQmpy(v.Beta,v.Cosine) - _IQmpy(v.Alpha,v.Sine);
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TI 文献和数字电机控制 (DMC) 库
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6.1
系统概览
这个部分描述了“C”实时控制框架，此框架用来演示感应电机的传感 FOC。 “C”框架被设计用来在基于 TMS320F2803x 的控制器上用 Code Composer Studio? 软件运行。此框架使用以下模块： (1)：
(1)
请参考电机控制文件夹内的 pdf 文档，此文档解释了每个宏的细节和理论背景。宏名称 CLARKE PARK 和 IPARK PI RC RG QEP 和 CAP SPEED_PR SPEED_FR CURMOD SVGEN PWM 和 PWMDAC 说明 Clarke 变换 Park 反相器 Park 变换 PI 稳压器斜坡控制器（转换率限制器）斜坡和锯齿波发生器 QEP 和 CAP 驱动器速度测量（基于传感器信号周期）速度测量（基于传感器信号周期）针对被传感应用的电流模型具有正交控制（包括 IClarke 变换）的空间矢量 PWM PWM 和 PWMDAC 驱动
在这个系统中，试验感应电机的传感间接磁场定向控制，并研究速度控制的性能。此感应电机由一个传统的电压源反相器驱动。 TMS320x2803x 控制卡被用来生成 PWM 信号。此电机由一个集成性电源模块通过使用空间矢量 PWM 技术驱动。感应电机（ia 和 ib）的两个相位电流在反相器内测量，并通过两个 ADC 被发送给 TMS320x2803x。
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TI 文献和数字电机控制 (DMC) 库
HVACI_Sensored 项目具有以下属性；
C 语言框架系统名称 HVACI_Sensored
(1) (2)
程序存储器用量 2803x 3698 个字 (2)
数据存储器用量 2803x (1) 1312 个字
不包括堆栈尺寸不包括“IQmath”查询表
CPU 利用率周期总数 CPU 利用率 @ 60Mhz CPU 利用率 @ 40Mhz
(1)
733 (1) 12.2% 18.3%
在 10kHz ISR 频率下。不包括调试宏（换句话说，不包括 PWMDAC，目录和 RG）。所使用的 IQSin 和 Cos表。
系统特性开发和仿真目标控制器 PWM 频率 PWM 模式中断使用的外设 Code Composer Studio v4.0（或更高版本），支持实时调试 TMS320F2803x 10kHz PWM（缺省值），60kHz PWMDAC 与一个可编程死区时间对称 ADC，转换末尾 - 执行 10kHz ISR 执行速率 PWM 1，2，3 用于电机控制 PWM 6A，6B，7A 和 7B 用于 DAC 输出 QEP1 A，B，I 或 CAP1 ADC A7 用于 DC 总线电压感测，A1 和 B1 用于相位电流感测
图 10中图示了执行 3 相感应电机控制的总体系统。感应电机由传统电压源反相器驱动。通过使用空间矢量 PWM 技术，TMS320F2803x 被用来生成 6 个脉宽调制 (PWM) 信号，这些信号用于反相器中的 6 个电源切换器件。感应电机（ia 和 ib）的两个输入电流由反相器测量，并且通过 ADC 被发送给 TMS320F2803x。
F8035x PWM-1 CPU 32 bit PWM-2 I2C UART CAN A B A B Integrated Power Module DC-Bus PWM1A PWM1B PWM2A PWM2B PWM3A PWM3B 15 V 1 2 3 4 5 6 1H 2H 3H 1L 2L 3L 2L 3L QEP1 or CAP 2H 3H 3-Phase AC Motor
HOST
A PWM-3 B PWM-4 A B
1 2 3 4 5 16
ADC 12 bit Vref
A PWM-5 B CAP-1 QEP
Current Feedback
图 10. 一个 3 相感应电机驱动实施
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图 11中描述了软件流。
c_int0 SOC
Initialize s/w modules
Execute ADC conversion
Initialize s/w modules
EOC ISR
Save contexts and clear interrupt flag Enable end of conversion ISR Execute the park and clarke trans. Initialize other system and module parameters
Execute the PID modules
Background Loop
INT 1
Execute the ipark and svgen modules
Execute the QEP and speed meas. module
Execute the Current model and PWM drive
Restore context
Return
图 11. 软件流
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硬件配置（HVDMC R1.1 套件）
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硬件配置（HVDMC R1.1 套件）
要获得套件硬件的概述和设置这个套件的步骤，请参见《HVMotorCtrl+PFC 如何运行指南》位于：https://www.wendangku.net/doc/9b13592039.html,/controlsuite并选择 HVMMotorKit 安装。下面列出了某些硬件设置操作指南以便快速参考。 1. 打开 HV 套件的盖子。 2. 安装跳线 [Main]-J3，J4 和 J5，J9 至 3.3V，5V 和 15V 电源轨以及 JTAG 复位线路。 3. 打开包装取出 DIMM 类型 controlCARD，并将其放置在 [Main]-J1 的连机器插槽内。使用均匀的压力将卡的两端垂直向下按压，直到卡子发生吧嗒一声并锁住。要移除卡，用拇指打开周围的固定卡子即可。 4. 将一条 USB 线缆连接至接头 [M3]-JP1。这禁用了到 C2000 器件的隔离式 JTAG 仿真。 [M3]-LD1 应该打开。请确保 [M3]-J5 未被组装。如果所包含的 Code Composer Studio 被安装，针对板载 JTAG 仿真的驱动程序将被自动安装。如果出现了一个 windows 安装窗口，请试着从那些已经安装在您的计算机内的驱动程序中来自动安装驱动程序。仿真驱动程序可在以下链接内找到https://www.wendangku.net/doc/9b13592039.html,/Drivers/D2XX.htm。列出的驱动程序是支持 FT2232 的正确驱动程序。 5. 如果使用了一个第三方 JTAG 仿真器，将 JTAG 插头连接至 [M3]-J2，并且需要额外组装的 [M3]-J5 以将板载 JTAG 芯片置于复位状态。 6. 请确保 [M6]-SW1 处于“Off”位置。将 15V DC 电源连接到 [M6]-JP1。 7. 打开 [M6]-SW1。现在，[M6]-LD1 应该接通。请注意，控制卡 LED 也点亮，这表示控制卡正在由电路板供电。 8. 请注意，在您完成首个递增构建步骤后，电机应该被接至 [M5]-TB3 端子。 9. 将电源输出设定为零，并将 [Main]-BS5 和 BS6 分别连接至 DC 电源和接地，以使用 DC 电源。 10. 要使用 AC Mains 电源，使用香蕉插头连接线将 [Main]-BS1 和 BS5 互连。现在，将 AC 电源线的一端接至 [Main]-P1。需要将另外一端接至一个自耦变压器的输出。请确保自耦变压器的输出被设定为零，并通过一个绝缘体接至墙上的电源。
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图 12和图 13显示了这个实验中需要被连接的跳线和接头供您参考。
ACI Motor AC Entry
J7
Encoder or Tacho
J3,J4,J5 J9
15V DC
图 12. 使用 AC 电源生成 DC 总线电源 CAUTION 在高功率线路电源被关闭或断开后，反相器总线电容器仍长时间的保持充电状态。请小心进行下一步操作！
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