第４２卷第６期

２００８年６月

电力电子技术

ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ

Ｖ０１．４２．Ｎｏ．６

Ｊｕｎｅ，２００８

双ＤＳＰ控制电励磁同步电机ＤＴＣ系统研究

钟天云，周扬忠

（福州大学，福建福州３５０１０８）

摘要：全数字化控制是电机控制系统发展的必然趋势。提出一种基于双ＤＳＰ控制的全数字化电机驱动硬件平台。它

采用ＴＭＳ３２０ＶＣ３３型和ＴＭｓ３２０ＬＦ２４０７Ａ型ＤＳＰ芯片，二者之间通过双端Ｌ１ＲＡＭ实现数据的高速交换。在该硬件

平台上实现了电励磁同步电机直接转矩控制。实验结果证明了新型硬件平台设计的可行性。

关键词：励磁电源；转矩控制；同步电动机，电机驱动

中图分类号：ＴＭ３０１．２

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－－１００Ｘ（２００８）０６－－００４１－－０２

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎａ

ＤＴＣ

ｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｘｃｉｔｅｄＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

Ｍｏｔｏｒ

Ｄｒｉｖｅ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＤｕａｌＤＳＰ

Ｐｌａｔｆｏｒｍ

ＺＨＯＮＧＴｉａｎ—ｙｕｎ，ＺＨＯＵＹａｎｇ・ｚｈｏｎｇ

（ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓ渺，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ

ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｉｓｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＡｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＡＣ

ｍｏｔｏｒｉｓ

ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅＴＭＳ３２０ＶＣ３３

ＤＳＰａｎｄＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＡＤＳＰ

ａｒｅ

ｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅ

ｎｅｗ

ｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｄａｔｅ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅａｃｈｏｔｈｅｒｉｓｃａｐｔｕｒｅｄ

ｂｙ

ａ

ｄｕａｌ－ｐｏｒｔｅｄＲＡＭ．Ａｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅ

ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＴＣ）ｆｏｒ

ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ

ｅｘｃｉｔｅｄ

ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｍｏｔｏｒｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｄ

Ｏｎ

ｔｈｅ

ｎｅｗ

ｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ

ｔｈａｔ

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ｄｒｉｖｅ

ｓｙｓｔｅｍｉｓ

ｆｅａｓｉｂｌｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ

ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｔｏｒｑｕｅ

ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｍｏｔｏｒ｜ｍｏｔｏｒ

ｄｒｉｖｅ

ｌ

引

言

从上世纪８０年代至今．随着微电子和微处理器

集成技术和制造技术的进步。交流驱动系统经历了

最初的模拟式、数字模拟混合式后，发展到了今天的

全数字式。与模拟系统相比。全数字化系统的优点

有：①系统性能提高。由于高速集成控制器的应用，

提高了系统的精度、响应速度、动静态性能以及稳定

性；②可编程能力强。由于算法易于用软件实现，故
调试维护方便．而且易于系统的升级；③集成度较

高。大大减小了控制系统的体积，节省了现场空间。

目前。电机驱动系统中较为流行的微处理器是ＤＳＰ

芯片，它有浮点和定点之分。

目前．实现电机驱动系统全数字化的主要方案

有：①利用单片浮点芯片，如ＴＭＳ３２０Ｃ３１／３２，可实现

系统中所有的浮点运算：采用定时器定时、中断的方

法，可实现ＰＷＭ功能。该方法的优点是能方便、快速

地实现浮点算法：缺点是受ＰＷＭ功能的限制，采用

定时中断时发出的脉宽不准确，而且Ａ／Ｄ采样、Ｄ／Ａ

输出、电机转子位置及速度等必须通过ＤＳＰ外围扩

展芯片实现，故硬件结构复杂。②利用定点芯片，如

ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０／２４０７Ａ等。该方法的优点是这类芯片

有专用的ＰＷＭ模块、Ａ／Ｄ采样模块、正交编码模块

等电机驱动接口。大大简化了硬件结构；缺点是需用

定稿日期：２００７一１２—０３

作者简介：钟天云（１９７５一），女，江苏淮安人，讲师，研究

方向为电气控制技术。

定标方法实现浮点算法。编程繁琐，程序冗长Ｉｔ］。

电励磁同步电机以其功率因数可调．运行效率

高等优点，广泛用于工业领域。芬兰学者在１９９８年

实现了它的直接转矩控￥１Ｊ（ＤＴＣ）ｍ。文献【３－４】对该种

电机的ＤＴＣ理论又进行了更加深入的研究及论证。

在此，结合浮点ＤＳＰ和定点ＤＳＰ的优点，提出一种

ＴＭＳ３２０ＶＣ３３型与ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ型ＤＳＰ芯片相

结合的电机驱动系统全数字化方案．并对电励磁同

步电机的ＤＴＣ进行了实验研究。

２

系统构成

２．１硬件系统构成

ＴＭＳ３２０ＶＣ３３型ＤＳＰ内部时钟频率高达７５ＭＨｚ，

具有很强的浮点运算能力：ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ型ＤＳＰ

具有电机伺服所必需的各种控制模块，如ＰＷＭ模

块、Ａ／Ｄ转换模块及正交编码测速接口等模块；双口

ＲＡＭ具有吞吐数据简洁方便的优势。在此结合这３

种芯片的优点开发出同步电机（永磁同步电机及电

励磁同步电机）ＤＴＣ硬件平台。其结构框图见图１。

定子两相绕组电流缸、直流母线电压魄及转子

励磁电流玉通过霍尔传感器检测后，加到

ＴＭＳＬＦ２４０７Ａ的Ａ／Ｄ采样模块进行采样，并存储到

双端口ＲＡＭ单元中。旋转编码器检测过来的位置信

号加到ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ的正交捕捉端口。检测出的

位置信号同样存储到双端口ＲＡＭ单元中。双端口

ＲＡＭ采用ＣＹ７Ｃ０２５芯片。其读写周期仅为２５ｎｓ，可

存储８

ｋＢ。

４１

万方数据