第10章电机的微机控制功能优点10.1电机的微机控制概述一、电机采用微机控制的意义和作用微机控制的电机控制系统系统简介1.微机在电机控制系统中实现的主要功能2.电机系统采用微机控制具有的优越性不足二、电机控制中应用的微机2.单片微型计算机（单片机）32位机DSP：TMS320C24X指令周期50ns，包括乘法指令具有PLL锁相环时钟模块544字×16位的片内RAM，8K字×16位的闪存8路10位A/D转换通道，最快转换速度1.7us多达12路PWM输出，死区时间可编程；片内还专门设计了生成电压空间矢量PWM的硬件电路4个接收单元，其中两个可用于光电解码正交脉冲的直接输入2个16位定时器；26个I/O口，6个外部中断及定时监控器(看门狗)，此外还有串行通讯模块、串行外设接口模块等三、电机微机控制系统的开发2.总体方案(1)合理选择微机机型及I/O接口电路是整个电机微机控制系统总体设计的核心字长内存容量外设和I/O接口扩充能力运算速度微机型式(2)根据系统的功能和技术指标，选择合适的控制方法，合理划分硬件、软件的分工3.硬件设计首先要在器件选用上尽可能地采用高集成度、能完成专门功能的数字器件(如单片微机，可编程逻辑门阵列等)其次要切实注意系统的电磁兼容性(EMC)，要使所研制的微机系统既有抗外界电磁干扰的能力，本身又不要成为一个对外的电磁干扰源值得指出的是电机控制系统运行的可靠性与控制系统抗干扰的能力有很大关系。电机控制系统是一个交流与直流共存、强电与弱电共存、模拟量与数字量共存、变流过程中有用的基波与有害的谐波共存的复杂电磁、电子系统，这会使得微机数字控制的正常工作受到很大干扰和威胁。4.软件编程程序开发方法自底向上开发首先对最低层模块(子程序)进行编写，然后编写出一个测试用的主程序来测试、调试每一个子程序。当这些低层模块正常工作后，再利用它们来开发较高层的模块自顶向下开发先对最高层模块(主程序)进行编写，测试和调试，然后转入对低层模块(子程序)进行编写，同时进行测试和调试。最后，对正式完成的全部程序进行测试。这种方法一般适合于采用高级语言进行程序设计。5.系统调试10.2电机微机控制中的基础技术一、反馈量的检测如果电流比较小，可在待测电流的支路上串入小值电阻，通过测量电阻上压降来计算电流大小为实现强、弱电隔离，采用电阻采样光电隔离的电流检测方式，如图6-2所示。图中，IL为被测电流，R为采样电阻，V为光电耦合器，A为运算放大器，UO为输出电流信号。图(b)是一种带非线性补偿的改进电路，它使用运算放大器A1提高电阻压降检测灵敏度，采用运算放大器A2及光电耦合器V2提高电流检测的线性度。(2)磁场平衡式霍尔电流检测器(LEM模块)检测原理LEM模块原理LEM的优点(3)电流互感器2.电压的检测3.转速的检测(2)脉冲发生器测速②T法设脉冲发生器输出的一个脉冲周期内，对频率为f0的高频时钟脉冲计数值为m2,则转数为(r/min)(6-5)③M/T法若脉冲发生器每转输出P个脉冲，检测周期Td内共输出m1个脉冲，Td时间内转子转过角位移为(rad)(6-6)设高频时钟脉冲频率为f0，Td时间内的计数值为m2,则检测周期为(6-7)这样，被测转速可表达为(6-8)M/T法测速原理图M/T法的微机实现(3)转向判别原理进行转向判别时，应采用互差1/4周期的两个脉冲发生器A、B，它们发出的脉冲信号分别送至D触发器的D端和CP端，如图6-10(a)所示正转时，脉冲A超前脉冲B90度，CP正跳变时D=1，故输出Q=1反转时脉冲B超前脉冲A90度，CP正跳变时D=0，故输出Q=0，因此由D触发器的输出逻辑值即可判别出转向。二、晶闸管的微机数字触发1.电源状态与同步脉冲的产生同步脉冲与电源信号2.脉冲分配规律触发脉冲分配规律如下表：3.定时时间常数计算4.补发脉冲原理当由(0~60)范围突变至(60~120)或(120~180)范围时，整流桥可无故障正常工作当由(120~180)范围突变至(60~120)或(0~60)范围时，将构成VT3、VT6的直通短路，导致换流失败，逆变颠覆。由上分析，造成换流失败的原因主要是丢失了一次顺序的VT4、VT5触发过程。因此在这类移相角切换时必须要按换流顺序在三相自然换流点处补发触发脉冲。这样，完整的微机数字触发软件流程图应如图6-14所示。图6-14微机数字触发中断程序流程图三、数字PID控制算法加快运算速度的算法改进其次是减少运算次数以加速计算速度注意(1)遇限削弱积分法算法框图如图6-16所示。即在计算第k次调节器输出变量uk时，先判断上一时刻的输出量u(k-1)是否已超出限制范围。如果已超出，则根据偏差的符号判断系统