UFC760BE141 3BHE004573R0141控制模块寄存器的设置
UFC760BE141 3BHE004573R0141控制模块寄存器的设置
以下为该产品具体参数规格
品牌 ABB 规格 12*12*12 颜色 黑色 特点 通讯模块
电流：5A 电压：220V 电阻：5欧
加工定制 否 物料编码 685499 输出频率 230
系统环境 正常 系统能力 强 操作系统 简单
系统功能 强 可售卖地 全国
适用于燃气、供水、污水处理、冶金 钢铁制造 水力发电 火力发电
造纸行业 玻璃制造等等
交流伺服系统广泛应用于数控机床，机器人等领域，在这些要求高精度，高动态性能以及小体积的场合，应用交流永磁同步电机（PMSM）的伺服系统具有明显优势。PMSM本身不需要励磁电流，在逆变器供电的情况下，不需要阻尼绕组，效率和功率因数都比较高，而且体积较同容量的异步电机小。近几年来，随着微电子和电力电子技术的飞速发展，越来越多的交流伺服系统采用了数字信号处理器（DSP）和智能功率模块（IPM），从而实现了从模拟控制到数字控制的转变。促使交流伺服系统向数字化、智能化、网络化方向发展。本文介绍了一种永磁同步电机的伺服系统设计方法，它采用F240DSP作为控制芯片，同时采用定子磁场定向原理（FOC）进行控制。实验结果证明，该系统设计合理，性能可靠，并已成功地应用于实际的伺服控制系统中。
1 PMSM数学模型
永磁电机可分为两种：一种输入电流为方波，也称为无刷直流电机（BLDCM）；另一种输入电流为正弦波，也称为永磁同步电机（PMSM）。本文针对后者的系统设计。为建立永磁同步电动机的转子轴（dq轴）数学模型，作如下假定：
1）忽略电机铁心的饱和；
2）不计电机的涡流和磁滞损耗；
3）转子没有阻尼绕组。
在上述假定下，以转子参考坐标（轴）表示的电机电压方程如下：
定子电压方程
ud=Rsid＋pψd－ωeψq（1）
uq=Rsiq＋pψq＋ωeψd（2）
定子磁链方程
ψd=Ldid＋ψf（3）
ψq=Lqiq（4）
电磁转矩方程
Tem=Pn[ψfiq＋(Ld－Lq)idiq]（5）
电机的运动方程
J=Tem－TL（6）
式中：ud，uq为d，q轴电压；
id，iq为d，q轴电流；Ld，Lq为定子电感在d，q轴下的等效电感；
Rs为定子电阻；
ωe为转子电角速度；
ψf为转子励磁磁场链过定子绕组的磁链；
p为微分算子；
Pn为电机极对数；
ωm为转子机械转速；
J为转动惯量；
TL为负载转矩。
2 矢量控制策略
上述方程是通过a，b，c坐标系统到d，q转子坐标系统的变换得到的。这里取转子轴为d轴，q轴顺着旋转方向超前d轴90°电角度。其坐标变换如下。
2.1 克拉克（CLARKE）变换
=（7）
反变换为
=（8）
2.2 帕克（PARK）变换
=（9）
反变换为
=（10）
从转子坐标来看，对于定子电流可以分为两部分，即力矩电流iq和励磁电流id。因此，矢量控制中通常使id=0来保证用最小的电流幅值得到最大的输出转矩。此时，式（6）的电机转矩表达式为
Tem=Pnψfiq（11）
由式（11）看出，Pn及ψf都是电机内部参数，其值恒定，为获得恒定的力矩输出，只要控制iq为定值。从上面dq轴的分析可知，iq的方向可以通过检测转子轴来确定。从而使永磁同步电机的矢量控制大大简化。图1是其系统的控制框图，该系统可以工作于速度给定和位置给定模式下，并且PWM调制方法采用空间矢量调制法。
图1 系统控制框图
3 系统软硬件设计
3.1 硬件设计
3.1.1 DSP以及周边资源
以DSP为核心的伺服系统硬件如图2所示。整个系统的控制电路由DSP组成。DSP作为控制核心，接受外部信息后判断伺服系统的工作模式，并转换成逆变器的开关信号输出，该信号经隔离电路后直接驱动IPM模块给电机供电。另外EEPROM用于参数的保存和用户信息的存储。
图2 系统硬件结构图
3.1.2 功率电路
整个主电路先经不控整流，后经全桥逆变输出。逆变器选用IGBT的智能控制模块。模块内部集成了驱动电路，并设计有过电压、过电流、过热、欠电压等故障检测保护电路。系统的辅助电源采用开关电源，主要供电包括6路开关管的驱动电源，DSP，IO接口控制芯片的电源和采样LEM。
3.1.3 电流采样电路
本系统的设计要求至少采用两相电流，由于负载的对称性，故采样ib和ic两相电流。采样电路采用霍尔传感器并经模拟电路处理在±5V的电压范围内，再经双极性A/D转换芯片后送入DSP内。
3.1.4 转子位置检测电路
电机反馈采用增量式光电编码器，该编码器分辨率为2500脉冲/转，输出信号包括A，B，Z，U，V，W等脉冲，其中A和B信号互差90°（电角度），DSP通过判断A和B的相位和个数可以得到电机的转向和速度。通过采集这些信号判断电机转子的位置和电机的转速。另外U，V，W三相互差120°（电角度），用于在电机启动时判断电机转子的位置。
3.1.5 保护电路
系统在主电路中设置了过压、欠压、IGBT故障、电机过热、IPM过热、编码器故障检测等保护，故障信号经逻辑电路后可直接封锁开关脉冲，同时通过DSP的I/O口输入，通过软件检测来实现系统的保护。
3.2 软件设计
DSP伺服控制程序由3个部分组成：主程序、定时采样程序和DSP与周边资源的数据交换程序。
3.2.1 主程序
主程序内完成系统的初始化，I/O接口控制信号，DSP内各个控制模块寄存器的设置等，然后进入循环程序。
3.2.2 定时采样程序
定时采样程序是整个伺服控制程序的核心，在这里实现电流环、速度环的采样以及矢量控制、PWM信号生成、各种工作模式选择和I/O的循环扫描。其中，每个采样周期完成电流环的采样，开关信号的输出，速度环和位置环控制。PWM控制信号采用规则采样PWM调制方法生成，在每个采样周期中对每相电流进行一次误差判断以决定下个周期开关管的占空比。
BENTLY 136188-02
REXROTH VEP40.3CEN-256NN-MAD-128-NN-FW
KONGSBERG RCU501
ABB AI02J
YOKOGAWA YHC5150X
ABB 3BHB007445P0001 POS.A6033
ABB 3AFE61320946P0001 POS.A6091
ABB AO02
BENTLY 125680-01
Rolls-Royce RRWRC01
ABB PFXC141
ABB PFXA401F
ABB PFVI401
ABB PXAH401
ABB PFVO142
ABB PFVO143
ABB PFEA113-65
ABB PFEA112-20
ABB PFEA111-65
ABB PFBL141B-75KN
ABB PFSA103C
MOTOROLA MDM25RHF9AN5AE
ABB PM511V16 3BSE011181R1
Vibro-meter VM600 CPUM 200-595-067-114
Vibro-meter VM600 MPC4 200-510-071-113
Vibro-meter VM600 CMC16 200-530-025-014
Vibro-meter VM600 RPS6U 200-582-600-013
Vibro-meter VM600 IOC16T 200-565-000-013
Vibro-meter VM600 IOC4T 200-560-000-111
Vibro-meter VM600 RLC16 200-570-000-111
Vibro-meter VM600 IOCN 200-566-000-112
Vibro-meter VM600 204-040-100-012
HIMA K9202 996920202
HIMA K9203 996920302
HIMA K9203A 996920360
WOODWARD 9907-164
WOODWARD 5453-203
WOODWARD 9907-162
WOODWARD 5453-277
WOODWARD 5501-381
WOODWARD 5453-279
WOODWARD 5466-318
WOODWARD 5466-425
WOODWARD 5466-258
WOODWARD 5501-470
WOODWARD 5501-471
ABB PFEA111-20 3BSE028140R0020
ABB PFEA111-20 3BSE050090R20
BENTLY 3500/77M 176449-07
COEN DSF-2000-MB-UV 2653-213-06
PIONEER PM3398B-6P-1-3P-E
FOXBORO FCP270 P0917YZ
EMERSON SLS1508
EMERSON KJ2221X1-BA1
EMERSON KJ4001X1-BE1 12P0818X072
EMERSON KJ4001X1-NA1 12P3373X012
EMERSON KJ4001X1-NB1 12P3368X012
WATLOW ANAFAZE CLS216
GE IC698RMX016-ED
GE IC698CRE030-DE
GE IC687BEM731-AB
GE IC698CHS009A
GE IC698PSD300C
