一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，采用ASMlll7-1.8和ASMlll7-3.3兩種型號的電源轉(zhuǎn)換芯片，輸入電壓為5V，輸出電壓分別為1.8V和3.3V，每片ASMlll7最大輸出1000mA的電流。該控制系統(tǒng)能夠帶動機械執(zhí)行機構(gòu)穩(wěn)定、可靠的運行，控制系統(tǒng)性能滿足技術(shù)要求，達到了預(yù)期目的。
An electric actuator control system based on brushless DC motor
A brushless DC motor based on electric actuator control system, using the power of ASMlll7-1.8 and ASMlll7-3.3 two types of conversion chip, input voltage 5V, output voltage were 1.8V and 3.3V, each ASMlll7 maximum output current of 1000mA. The control system can drive the mechanical actuator stably and reliably. The performance of the control system meets the technical requirements and achieves the desired goal.
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，適用于機械領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著電子技術(shù)和航空技術(shù)的飛速發(fā)展，全電飛機已成為新一代飛機的必然發(fā)展趨勢，未來飛機上會大量采用一體化電動執(zhí)行器取代傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)或氣動系統(tǒng)。電動執(zhí)行器通過控制電動機的運行直接或間接控制目標負載運動，實現(xiàn)對控制目標的位置跟隨。航空用電動執(zhí)行器中，位置伺服控制是其最常見的控制形式，它以電能為動力，把從調(diào)節(jié)器或上位機接收到的標準數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的機械位移(轉(zhuǎn)角、直線位移)，從而控制執(zhí)行機構(gòu)來完成自動調(diào)節(jié)任務(wù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠帶動機械執(zhí)行機構(gòu)穩(wěn)定、可靠的運行，控制系統(tǒng)性能滿足技術(shù)要求，達到了預(yù)期目的。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是。所述控制系統(tǒng)采用TI公司的TMS320F28335，其具備處理速度快、精度高、易于實現(xiàn)和接口豐富等特點。TMS320F28335核心系統(tǒng)電路需要的供電電壓為1.8V和3.3V的數(shù)字供電電壓以及模擬供電電壓，而DSP外圍提供的電源電壓為5V，因此需要對5V的電壓進行轉(zhuǎn)換為1.8V和3.3V，并且數(shù)字電與模擬電隔離。采用ASMlll7-1.8和ASMlll7-3.3兩種型號的電源轉(zhuǎn)換芯片，輸入電壓為5V，輸出電壓分別為1.8V和3.3V，每片ASMlll7最大輸出1000mA的電流。所述功率逆變電路拓撲由六個MOS-FET功率管和RCD緩沖吸收電路構(gòu)成三相橋式逆變電路。在MOSFET功率管內(nèi)部需要有一個反饋二極管，可將電機向直流側(cè)反饋能量，同時起著使電機電流連續(xù)的作用，有時可稱為續(xù)流二極管。所述系統(tǒng)采用美國IR公司生產(chǎn)的IR2130驅(qū)動芯片。驅(qū)動電路是針對執(zhí)行器中的無刷直流電動機，DSP產(chǎn)生的6路PWM脈沖信號作為IR2130的6路輸入，3路驅(qū)動下橋臂，3路驅(qū)動上橋臂。IR2130芯片可同時控制6個大功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷順序，通過輸出H01～H03分別控制三相全橋逆變電路的上半橋VTl，VB，VT5導(dǎo)通關(guān)斷；而IR2130的輸出L01-L03分別控制三相全橋驅(qū)動電路的下半橋VT2，VT4，VT6導(dǎo)通關(guān)斷，從而實現(xiàn)控制電機轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)的目的。IR2130芯片內(nèi)部的電流比較電路可以進行電機比較電流的設(shè)定，設(shè)定值可以作為軟件保護電路的參考值，這樣可以使電路能夠適用于不同功率電機的控制。所述控制系統(tǒng)采用在MOSFET功率管的一端串聯(lián)0.05Q、1/2W的電阻到接地端。采樣電阻兩端的電壓經(jīng)過運算放大器，送至DSP的AD轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)檢測結(jié)果可以判斷是否有過流產(chǎn)生。經(jīng)過TL082高速運算放大器，將檢測到的信號放大10倍后轉(zhuǎn)脂肪DSP的AD轉(zhuǎn)換管腳，其中D70為BAV99可保證送至DSP的電壓在0～3.3V之間變化，防止過電壓對DSP管腳的損壞。所述母線電壓檢測電路采用直接在直流母線電壓上設(shè)置高精度分壓電阻，采集到的電壓經(jīng)過運算處理經(jīng)過光電隔離后送入到DSP中，不僅保證了系統(tǒng)控制電路和逆變功率電路的隔離而且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。由R1、R2和R7組成分壓電阻，R7兩端的電壓差經(jīng)過差分運算放大器后傳至光電耦合器。VD1、VD2和VD3三個穩(wěn)壓管防止電壓尖峰過大造成對后端電路的沖擊，光電耦合器能夠防止電路前端的干擾，避免系統(tǒng)誤報警和誤動作。所述控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具是在TI公司的CCStudio3.3環(huán)境下完成開發(fā)調(diào)試的。主程序為一個由while語句組成的無限循環(huán)代碼，主要完成控制系統(tǒng)的初始化、看門狗寄存器復(fù)位等任務(wù)。系統(tǒng)上電就開始執(zhí)行主程序，遇到故障時復(fù)位重新執(zhí)行。當系統(tǒng)中DSP上電后，首先執(zhí)行初始化模塊并給軟件中各個變量賦初值，以此執(zhí)行系統(tǒng)開關(guān)量檢測程序、系統(tǒng)狀態(tài)自檢測程序、復(fù)位看門狗程序和通訊程序等。本專利技術(shù)的有益效果是：該系統(tǒng)硬件采取多種抗干擾措施，軟件具有友好的人機界面和便利的工藝數(shù)據(jù)庫管理功能。控制系統(tǒng)能夠帶動機械執(zhí)行機構(gòu)穩(wěn)定、可靠的運行，控制系統(tǒng)性能滿足技術(shù)要求，達到了預(yù)期目的。附圖說明下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)進一步說明。圖1是本專利技術(shù)的5V轉(zhuǎn)數(shù)字電壓3.3V電路原理圖。圖2是本專利技術(shù)的相全橋逆變電路圖。圖3是本專利技術(shù)的電流檢測電路原理圖。圖4是本專利技術(shù)的母線電壓檢測電路。圖5是本專利技術(shù)的控制系統(tǒng)軟件主流程圖。圖6是本專利技術(shù)的PWM中斷程序流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)作進一步說明。如圖1，控制系統(tǒng)采用TI公司的TMS320F28335，其具備處理速度快、精度高、易于實現(xiàn)和接口豐富等特點。TMS320F28335核心系統(tǒng)電路需要的供電電壓為1.8V和3.3V的數(shù)字供電電壓以及模擬供電電壓，而DSP外圍提供的電源電壓為5V，因此需要對5V的電壓進行轉(zhuǎn)換為1.8V和3.3V，并且數(shù)字電與模擬電隔離。采用ASMlll7-1.8和ASMlll7-3.3兩種型號的電源轉(zhuǎn)換芯片，輸入電壓為5V，輸出電壓分別為1.8V和3.3V，每片ASMlll7最大輸出1000mA的電流。如圖2，功率逆變電路拓撲由六個MOS-FET功率管和RCD緩沖吸收電路構(gòu)成三相橋式逆變電路。在MOSFET功率管內(nèi)部需要有一個反饋二極管，可將電機向直流側(cè)反饋能量，同時起著使電機電流連續(xù)的作用，有時可稱為續(xù)流二極管。系統(tǒng)采用美國IR公司生產(chǎn)的IR2130驅(qū)動芯片。驅(qū)動電路是針對執(zhí)行器中的無刷直流電動機，DSP產(chǎn)生的6路PWM脈沖信號作為IR2130的6路輸入，3路驅(qū)動下橋臂，3路驅(qū)動上橋臂。IR2130芯片可同時控制6個大功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷順序，通過輸出H01～H03分別控制三相全橋逆變電路的上半橋VTl，VB，VT5導(dǎo)通關(guān)斷；而IR2130的輸出L01-L03分別控制三相全橋驅(qū)動電路的下半橋VT2，VT4，VT6導(dǎo)通關(guān)斷，從而實現(xiàn)控制電機轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)的目的。IR2130芯片內(nèi)部的電流比較電路可以進行電機比較電流的設(shè)定，設(shè)定值可以作為軟件保護電路的參考值，這樣可以使電路能夠適用于不同功率電機的控制。如圖3，控制系統(tǒng)采用在MOSFET功率管的一端串聯(lián)0.05Q、1/2W的電阻到接地端。采樣電阻兩端的電壓經(jīng)過運算放大器，送至DSP的AD轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)檢測結(jié)果可以判斷是否有過流產(chǎn)生。經(jīng)過TL082高速運算放大器，將檢測到的信號放大10倍后轉(zhuǎn)脂肪DSP的AD轉(zhuǎn)換管腳，其中D70為BAV99可保證送至DSP的電壓在0～3.3V之間變化，防止過電壓對DSP管腳的損壞。如圖4，母線電壓檢測電路采用直接在直流母線電壓上設(shè)置高精度分壓電阻，采集到的電壓經(jīng)過運算處理經(jīng)過光電隔離后送入到DSP中，不僅保證了系統(tǒng)控制電路和逆變功率電路的隔離而且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。由R1、R2和R7組成分壓電阻，R7兩端的電壓差經(jīng)過差分運算放大器后傳至光電耦合器。VD1、VD2和VD3三個穩(wěn)壓管防止電壓尖峰過大造成對后端電路的沖擊，光電耦合器能夠防止電路前端的干擾，避免系統(tǒng)誤報警和誤動作。如圖5，控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具是在TI公司的CCStudio3.3環(huán)境下完成開發(fā)調(diào)試的。主程序為一個由while語句組成的無限循環(huán)代碼，主要完成控制系統(tǒng)的初始化、看門狗寄存器復(fù)位等任務(wù)。系統(tǒng)上電就開始執(zhí)行主程序，遇到故障時復(fù)位重新執(zhí)行。當系統(tǒng)中DSP上電后，首先執(zhí)行初始化模塊并給軟件中各本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)采用ASMlll7?1.8和ASMlll7?3.3兩種型號的電源轉(zhuǎn)換芯片，輸入電壓為5V，輸出電壓分別為1.8V和3.3V，每片ASMlll7最大輸出1000mA的電流。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，其特征是：所述控制系統(tǒng)采用ASMlll7-1.8和ASMlll7-3.3兩種型號的電源轉(zhuǎn)換芯片，輸入電壓為5V，輸出電壓分別為1.8V和3.3V，每片ASMlll7最大輸出1000mA的電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，其特征是：所述功率逆變電路拓撲由六個MOS-FET功率管和RCD緩沖吸收電路構(gòu)成三相橋式逆變電路，在MOSFET功率管內(nèi)部需要有一個反饋二極管，可將電機向直流側(cè)反饋能量，同時起著使電機電流連續(xù)的作用，有時可稱為續(xù)流二極管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，其特征是：控制器與外圍電路的信號處理中，信號在外圍電路與控制器之間進行隔離、變換、緩沖等預(yù)處理，系統(tǒng)使用自行開發(fā)的接口電路完成此功能，，提高了嵌入式控制器的抗電磁干擾性能。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無刷直流電動機的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)，其特征是：所述系統(tǒng)采用美國IR公司生產(chǎn)的IR2130驅(qū)動芯片，驅(qū)動...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張鳳軍，
申請(專利權(quán))人：張鳳軍，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21
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