СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-7

в качестве сигнала обратной связи мо гут использоваться потребляемый электродвигателем ток или противо ЭДС обмотки. Однако для высокоточ ного управления скоростью или по ложением ротора рекомендуется ис пользовать энкодеры, механически связанные с ротором. Схемы электроприводов варьируют ся в зависимости от типа используе мого электродвигателя и области его применения. Например, часто исполь зуемые синхронные электродвигате ли переменного тока математически описываются интенсивными полями объектно ориентированного управле ния (FOC), входящими в алгоритм ав томатического регулирования. Приме нение соответствующих алгоритмов обеспечивает качественный контроль и поддержание скорости и крутящего момента вала электродвигателя при переменной нагрузке, контроль точ ных значений управляющих напряже ний и частоты вращения электродви гателя. Объектно ориентированное управление также обеспечивает кон троль тока трёхфазного электродвига теля в режиме реального времени для создания плавно вращающегося маг нитного потока при соответствии час тоты вращения электродвигателя час тоте синусоидальных колебаний на пряжения питания. Использование FOC позволяет уменьшить пульсации крутящего момента и электромагнит ные помехи и обеспечить точное пози ционирование в системах управления промышленными серводвигателями. Однако блок схема FOC (см. рис. 4) яв ляется относительно сложной, и алго ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2011 Предыдущее положение ротора Текущая скорость fpPos2SpeedDSPBA fpPICtrlDSPBA fpCurCtrlDSPBA I_set_uvw ПИ контроллер положения ротора ПИ контроллер скорости Ток обратной связи Выходной ток Заданный крутящий момент fpPICtrlDSPBA1 Заданное положение ротора Включение управления скоростью Заданная скорость Управление моментом Sub Speed_PI_I_In Speed_PI_I_Out Current_D_PI_I_In Current_Q_PI_I_In Заданная скорость Текущее положение ротора Position PI#\_I_In 12 Pl_In l_In + – Pl_out l_out + – 6 d0 d1 Mux Mux Mux1 6 d0 d1 Mux Pl_In l_In Pl_out l_out I_fbk_uvw phi_fbk M_set Current_Q_Pl_I_in Current_D_Pl_I_in I_set_uvw Current_Q_Pl_I_Out Current_D_Pl_I_Out Position Prev Position Speed 7 8 7 9 6 1 Position PI_I_Out 6 4 3 5 I_fbk_uvw 10 11 2 1 Заданный крутящий момент 2 3 Current_Q_PI_I_Out 4 Current_D_PI_I_Out 5 Рис. 5. Блок схема контроллера для управления положением и скоростью вала для синхронного электродвигателя с постоянными магнитами ПИ#управление скоростью FPGA Положение вала двигателя FOC оптимизированное в ПЛИС ω ПИ#управление скоростью ПИ#управление скоростью V q V d I q I d I a I a I b I β V a V β V a V b V c Инверсия Park# преобразования Инверсия Clarke# преобразования Park# преобразование Clarke# преобразование ADC Interface Кодер интерфейса Энкодер ADC Широтно импульсная модуляция Инвертор Электродвигатель Обратная связь по положению Положение Скорость ПИ#управление скоростью Рис. 4. Блок схема объектно ориентированного управления (FOC) электродвигателем Nios II Processor Интерфейс положения энкодера АЦП Усилитель мощности Управление с DSP DSP Builder SOPC Builder Интерфейс АЦП Интерфейс контроля IGBT Industrial Ethernet Industrial Ethernet Электродвигатель Модуляция длительности импульсов Энкодер Протокол физического уровня Рис. 3. Блок схема контроллера электропривода на основе ПЛИС © СТА-ПРЕСС