IR2110 stasjonskontrolldesign og DSP-implementering av DC-motor
Med utviklingen av kraftelektronikkteknologi og nye permanente magnetmaterialer, kjennetegnes DC-motorer av god linearitet og god kontrollytelse i de fleste variabel hastighet bevegelsestyring og lukket-sløyfe servostyringssystemer (for eksempel roboter, presisjonsmaskiner, bilelektronikk, hvitevarer). Mye brukt innen elektriske apparater og industrielle prosesser.
For tiden har DC-motorstyringsdigitalisering blitt den vanlige trenden, og høyytelses motorstyringsalgoritmer blir for det meste realisert av hovedkontrollbrikken. Med fremveksten av høyhastighets, multifunksjons digital signalprosessor (DSP), produseres mer komplekse motorer. Kontrollstrategier er implementert. I dette papiret er TMS320F28335 hovedkontrollbrikken, IRF530 er kjøreflisen, og IR2110 er kjørekontrollbrikken. H-broen kjørekontroll design er brukt på DC motor. Denne kontrollen har oppnådd gode resultater og har høy bruksverdi.
1, DC motor driv prinsippet
2, maskinvare krets design
Den overordnede ideen om maskinvarekretsdesign er: bruk PWM-bølgen til å styre bryteren K1, K4 og K2, K3 i Figur 1 for å styre fremover og bakover motoren, og endre driftssyklusen til PWM-bølgen for å gjøre motoren få forskjellig spenning. Derved styres motorens hastighet.
2.1, valg av bytte komponenter
Bryterelementet kan velges fra en bipolar transistor eller en felt-effekt transistor. Siden kraften FET er en spenningsstyrt komponent, har den egenskapene med stor inngangsimpedans, rask koblingshastighet, ingen sekundær nedbrytning og lignende, og kan tilfredsstille kravene til høyhastighets byttehandling. I dette designet bruker alle fire brytere IR's N-kanalforsterkningstype MOSFET-rør IRF530, som har en dreneringsstrøm på 14A og kan tåle en enkelt pulsstrøm på 49A. Maksimal spenning er 100V, og dens motstand er ikke mer enn 0,16Ω. Møt kravene til stasjonen.
2.2, valget av MOSFET gate drive enhet
IR tilbyr en rekke brodriver IC, typisk IR2110. Brikken er en monolitisk integrert drivermodul for tokanals-, gate-drevne, høyspennings-høyhastighetsenheter. Den høyt integrerte nivåforskyvningsteknologien i brikken forenkler kraftig styringskravene til kraftenheten for logikkretser. Forbedre påliteligheten til kjørekretsen. Spesielt er det øvre røret drevet av en ekstern oppstartskondensator, som i stor grad reduserer antall kjørekraftkilder i forhold til andre IC-drivere. Denne utformingen bruker IR-IR2110 som driverchip.
2.3, valg av byttefrekvens
Frekvensen av PWM-bølgen vil påvirke om motoren kan gi ut maksimalt dreiemoment og glattheten i dreiemomentet. Maksimalt dreiemoment er hovedsakelig vurdert her. For å oppnå maksimalt utgangsmoment er det nødvendig å kjenne rotorpolenes retning, det vil si å bestemme posisjonen til rotoren, som kan ignoreres for den lille DC-motoren i denne konstruksjonen. For å unngå relativt stor støy fra motoren, bør PWM-bølgefrekvensen være så høy som mulig utenfor akustisk bølgeområde. På den annen side, på grunn av den induktive naturen til motorviklingen, jo høyere frekvensen, desto større er den induktive reaktansen, og jo høyere frekvensen vil forårsake motorens dreiemoment. Bli mindre [9]. Etter analyse og sammenligning er den endelige motorfrekvensen bestemt i dette papiret 250Hz. Selv om det er en viss lavfrekvent støy, er effektmoment effekten veldig bra.
2.4, valg av kontroller
For tiden er det mange måter å generere PWM-bølger på, som kan genereres av en spesiell PWM-bølge genererende chip, eller av en mikrokontroller (for eksempel en mikrofon med enkeltbrikke, ARM, DSP, FPGA, etc.). I dette papiret bruker mikrokontrolleren TIs TMS320F28335 type DSP, som er kjernedelen av hele kontrollsystemet. Dens ytelse bestemmer stabiliteten til hele maskinvaresystemet til en viss grad. TMS320F28335 er en 32-bit flytende punkt DSP med en arbeidsfrekvens på 150 MHz og 12 PWM-utganger. 6 av dem er PWM-kanaler med høy presisjon, som er ideelle for motorstyring.
2.5, den overordnede utformingen av kjørekontrollkretsen
I henhold til utvelgelsen av de ovennevnte nøkkelkomponenter, er kretsdiagrammet for drivstyringsmaskinen vist i fig. 3 er designet.
PWM-bølgen genereres av PWM til DSP og sendes deretter til optokoppleren TLP521 via en 180 ohm motstand R5. Siden PWM-frekvensen av denne konstruksjonen ikke er høy, har den vanlige optokoppleren TLP521 oppfylt kravene.
3, krets testing
De samlede testresultatene viser at DC-motoren går jevnt og kontrollen er nøyaktig, og oppfyller designkravene.
I dette papiret er hele prosessutformingen av H-bridge-stasjonskontrollen påtrykt DC-motoren. Power MOSFET-chip IRF530 brukes som omkoblingskomponent. IR2110 brukes som gate drive kontroll av MOSFET. PWM signal genereres av DSP og sendes til IR2110 gjennom optokoppler og logikkontroll. Den flytende kontrollen av overarmens kjørespenning utføres vellykket, og startstopp og forover-bakoverkontrollen kan enkelt utføres, og motoren går jevnt og godt, og designformålet oppnås. Drivkontrollkretsen som presenteres i dette papiret, er også egnet for andre lignende applikasjoner, og har en stor praktisk referanseverdi.
