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DSP电机控制实验开发套件
 
 
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■DSP电机控制实验开发套件
EL-DSPMCKV
类别: DSP专业研究平台
图片及文字介绍仅供参考,请以实物为准
   
产品描述  

DSP电机控制实验开发套件概述

一、适用范围:
      EL-DSPMCKV:DSP电机控制实验开发套件是针对工科高校本科电气信息类、控制类、电气工程及其自动化专业以及自动化专业的实验教学而设计的一个系列产品,适合于DSP应用于电机数字控制的实验和技术研究。
二、结构简介及特点:
      采用集成结构,能实现五种电机的速度控制,包括三相交流异步电机,永磁直流有刷电机,直流无刷电机,永磁同步电机和三相步进电机。
1、产品结构特点
(1)功率部件采用三菱公司的IPM模块PM15RSH120,整体结构采用类似变频器结构,所有功率电路和检测部件封装在机壳内部,使产品的安全性和可靠性更高。
(2)监控部分也安装在机壳内部,可以控制电源通断,电机选择和各种信息与状态观测;针对不同的电机,控制部分有自检功能,能通过不同的电缆连接区分不同的电机,以防止用户接错,提高了系统安全性。
(3)核心控制部件是DSP的CPU板,直接插接到MCKV前面板上,控制内部的功率部件,方便用户更换不同的CPU组合板卡;目前有TMS320LF2407、TMS320C2812和TMS320F28335CPU三种CPU控制板。
(4)控制对象是五种电机机组及加载装置和测速装置,它们都是通过电缆与功率部件或者CPU板连接;不同的电机机组组成形式有所不同。三相交流异步电机和直流有刷电机采用1000线增量式旋转光电编码器,永磁同步电机采用2500线混合式光电编码器。直流无刷电机采用电机内部的霍尔信号传感器,三相步进电机不接测速装置。
(5)根据电机功率不同配备了不同的负载装置,三相异步电机机组配备20牛米额定转矩的磁粉制动器,直流有刷电机、直流无刷电机、永磁同步电机和三相步进电机配备5牛米额定转矩的磁粉制动器。
(6)人机接口采用液晶显示屏和薄膜开关按键,操作界面更友好,观察信息更方便。和磁粉制动器以及其他辅助控制功能由一个单片机进行控制,不占用DSP的处理时间。液晶采用320X240的点阵式液晶显示模块,能显示电机运行的状态曲线。
(7)主电源都采用单相交流220V不控整流电源,各种电动机在控制器端采用统一接口,8芯航空插头。
(8)主电源、逆变电路、负载控制电路和监控电路都集成在同一个机箱内,机箱则采用金属外壳,有较好的屏蔽效果以及更加精美的外观设计。
 
2、产品具有多种电机机组配置方案
产品可以配置的电机机组一共有5个:
(1)JZ-AC        交流异步电机机组,电机1100瓦,20牛米磁粉制动器,1000线光编
(2)JZ-DC        直流有刷电机机组,电机375瓦,5牛米磁粉制动器,1000线光编
(3)JZ-BLDC      直流无刷电机机组,电机400瓦,5牛米磁粉制动器,霍尔传感器
(4)JZ-PMSM     永磁同步电机机组,电机500瓦,5牛米磁粉制动器,2500线光编
(5)JZ-SM            三相步进电机机组,电机600瓦,5牛米磁粉制动器
 
3、实验套件硬件单元
Ø  主电源(单相不控整流电源)
Ø  单片机控制器(新华龙单片机,LCD显示屏,薄膜开关按键)
Ø  功率单元(IPM模块,PM15RSH120)
Ø  控制电源(开关电源模块AC/DC,DC/DC,给控制部分供电)
Ø  PWM脉冲隔离(高速光耦)
Ø  负载单元(磁粉制动器)
Ø  电流检测单元(线性光电隔离器)
Ø  TI2000系列主控CPU板(LF2407,F2812,F28335)
Ø  DSP仿真器(USB接口)
Ø  机组(电机+负载+编码器或者霍尔信号传感器,根据电机不同有所区别)
 
4、软件资源丰富
      为了更好的让客户在我公司的MCKV马达控制套件这个硬件平台上研究和开发更多更好的电机控制技术,随产品一起销售各种电机的控制软件,提供源代码,但该软件的知识版权属于我公司,具体请参阅公司的技术保密协议。以下是配套的部分软件模块:
表一:部分软件资源一览表
编号
名称
功能
1
Zhtest1.asm
速度电流双闭环电流磁链模型沿转子磁场定向三相异步矢量控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU板
2
aci3_3.c(2812)
速度电流双闭环电流磁链模型沿转子磁场定向三相异步矢量控制程序,C语言编写,适用于2812CPU板
3
aci3_3.c(28335)
速度电流双闭环电流磁链模型沿转子磁场定向三相异步矢量控制程序,C语言编写,适用于28335CPU板
4
Zhtest2.asm
速度电流双闭环双极性直流有刷电机控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU板
5
dcmotor.c(2812)
速度电流双闭环单极性直流有刷电机控制程序,C语言,适用于2812CPU
6
dcmotor.c(28335)
速度电流双闭环单极性直流有刷电机控制程序,C语言,适用于28335CPU
7
Zhtest3.asm
-90度转矩初始化速度电流双闭环永磁同步矢量控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU板
8
pmsm3_4.c
-90度转矩初始化速度电流双闭环永磁同步矢量程序,C语言,适用于2812CPU
9
pmsm.c
-90度转矩初始化速度电流双闭环永磁同步矢量程序,C语言,适用于28335CPU
10
Zhtest4.asm
单速度闭环直流无刷电机控制程序,汇编语言编写,适用于2407CPU
11
bldc3_1.c(2812)
单速度闭环直流无刷电机控制程序,C语言编写,适用于2812CPU
12
bldc3_1.c(28335)
单速度闭环直流无刷电机控制程序,C语言编写,适用于28335CPU
13
Zhtest5.asm
三相步进电机程序,汇编语言编写,适用于2407CPU
14
bldc3_2.c(2812)
三相步进电机程序,C语言编写,适用于2812CPU
15
bldc3_2.c(28335)
三相步进电机程序,C语言编写,适用于28335CPU
 
三、实验项目:
      MCKV电机控制套件既能进行脱机演示实验,也就是在不连接电脑和仿真器的情况下进行电机速度控制或者步进电机的步数控制,演示实验的目的主要是验证控制器和各机组的是否正常,所以这种实验最好不要用来研究电机特性或者控制效果,所有五个机组都能在演示实验时进行连接和控制;也可以连接电脑和仿真器进行仿真实验,便于用户进行算法研究,学习和研究电机控制技术。
以下是2407CPU板、2812CPU板和28335CPU板能进行的仿真实验:
实验一  带速度传感器的三相异步电动机FOC控制方案
1. 步骤一:开环启动功率单元测试实验
2. 步骤二:电流和速度测量模块测试实验
3. 步骤三:电流模型磁链计算模块测试实验
4. 步骤四:电流闭环调节器功能测试实验
5. 步骤五:电流速度双闭环系统功能测试实验
实验二  直流有刷电动机双闭环PWM控制方案
1. 步骤一:开环启动电流速度测量测试实验
2. 步骤二:电流闭环调节器功能测试实验
3. 步骤三:电流速度双闭环系统功能测试实验
实验三  直流无刷电动机PWM控制方案
1. 步骤一:开环启动电流速度测量测试实验
2. 步骤二:速度闭环系统功能测试实验
实验四  永磁同步电动机FOC控制方案
1. 步骤一:开环启动功率单元测试实验
2. 步骤二:电流和速度测量模块测试实验
3. 步骤三:相位初始化测试实验
4. 步骤四:电流闭环调节器功能测试实验
5. 步骤五:电流速度双闭环系统功能测试实验
实验五  步进电机DSP控制方案
1. 步骤一:固定步数六拍工作模式测试实验
2. 步骤二:固定步数十二拍工作模式测试实验(2407CPU独有)
3. 步骤三:连续两相六拍工作模式测试实验
4. 步骤四:连续三相十二拍工作模式测试实验(2407CPU独有)
 
四、EL-DSPMCKV系统配置:
      EL-DSPMCKV系统配置表如下,注意机组配置是不允许更改的,所有机组后面都有详细的配置清单,不能随便更改,例如改变电机的功率大小、型号,改变负载单元的大小,改变测速元件的型号等等,这些都是不被允许的。如果客户非要更改的话,只能按照项目方式单独给客户定制,如果牵涉到软件修改,还要另外开发相应的软件。针对每一种DSPCPU的型号,都配有五种不同机组相应的程序,配置多种DSPCPU组合板将提供多种相应的源代码。烧录在DSP芯片中的演示程序是公司为验证控制器和机组等硬件组成部分是否损坏的验证程序,不提供源代码给客户。
表二:系统配置表
设备名称
型号
备注
DSPCPU组合板
Techv-2407+MCKV-INF2+MCKV-INF3
三选一或多选
Techv-2812+MCKV-INF2+MCKV-INF3
Techv-28335+MCKV-INF2+MCKV-INF3
DSP仿真器
USB-TDS510
必配
DSP电机控制器
EL-MCKV
三相交流异步电机机组
JZ-AC
选配,可多选
永磁直流有刷电机机组
JZ-DC
直流无刷电机机组
JZ-BLDC
永磁同步电机机组
JZ-PMSM
三相步进电机机组
JZ-SM
其他
电缆、指导书、光盘
附带
 
五、机组详细配置及各部件详细参数
1.三相交流异步电机机组详细配置及参数
表三:三相交流异步电机机组配置表:
部件名称
型号
备注
三相交流异步电机机组
JZ-AC
磁粉制动器
CZ-2
座式
增量式1000线光电编码器
E6B2-CWZ6C
电机尾端
三相交流异步电机
YP-50-1.1-4
座式带风扇
弹性联轴器
ML4-C55-1824J
 
机组底板
MCKV009-SMA底板
槽钢
三相交流异步电机参数:
型号:YP-50-1.1-4                        安装方式:底座IMB3
额定电压:三相交流220V,角形接法
额定电流:5.2安(角接法)
额定功率:1100瓦
额定转速:1400转每分(rpm)
额定转矩:7.5牛米(Nm)
额定频率:50赫兹
恒转矩调频范围:2-50赫兹
恒功率调频范围:50-200赫兹
极对数:2极对
轴径:24mm                                   平键:8mm X 7mm
轴心高:90mm
定子电阻:6.808欧姆                  (实测5.32欧姆)
转子电阻:5.632欧姆                  (实测5.49欧姆)
互感(励磁电感):541.8毫亨    (实测361毫亨)
定子漏感:22.69毫亨                  (实测26毫亨)
转子漏感:30.07毫亨                  (实测26毫亨)
 
磁粉制动器参数:
型号:CZ-2                                    安装:底座
额定电流:600毫安(ma)
额定转矩:20牛米(Nm)
冷却方式:自冷
允许滑差功率:2000瓦
轴径:18mm                                   平键键宽:5mm
轴心高:120mm
 
欧姆龙增量式光电编码器参数:
型号:E6B2-CWZ6C
电压:5V
输出方式:集电极开路
线数:1000线
三相交流异步电机机组图片
 
 
2.永磁直流有刷电机机组详细配置及参数
       表四:永磁直流有刷电机机组配置表:
设备名称
型号
备注
直流有刷电机机组JZ-DC
磁粉制动器
CZF-05
法兰式
增量式1000线光电编码器
E6B2-CWZ6C
电机尾端
直流永磁有刷电机
110ZYT152
座式
弹性联轴器
ML4-C40-1214J
 
机组底板
MCKV004-110BYT底座
铝板
永磁直流有刷电机详细参数:
型号:110ZYT152-AA3                       安装:端盖凸缘法兰
励磁方式:永磁                                   额定电压:直流220伏
额定电流:2.3安                                 额定功率:375瓦
额定转速:1500转每分(rpm)
允许顺逆转速差:100转每分
额定转矩:2.39牛米(Nm)
轴径:14mm                                          平键键宽:4mm
磁粉制动器参数:
型号:CZF-05                                      安装:法兰
额定电流:600毫安(ma)                额定转矩:5牛米(Nm)
冷却方式:自冷                                   允许滑差功率:70瓦
轴径:12mm                                          平键键宽:4mm
光电编码器参数同异步电机机组
 
永磁直流有刷电机机组图片
3.直流无刷电机机组详细配置及参数
       表五:直流无刷电机机组配置表:
设备名称
型号
备注
直流无刷电机机组
JZ-BLDC
磁粉制动器
CZF-05
法兰式
直流无刷电机
92BL-4030H1-LK-B
法兰式
弹性联轴器
ML4-C40-1214J
 
机组底板
MCKV005-92BL/90CB底板
铝板
 
直流无刷电机参数:
型号:92BL-4030H1-LK-B
额定电压:交流220伏
额定电流:2安
最大电流:3.72安
额定功率:400瓦
额定转矩:1.3牛米(Nm)
最大转矩:2.6牛米(Nm)
定位转矩:0.04牛米(Nm)
额定转速:3000转每分(rpm)
极对数:5极对
轴径:14毫米,单出轴               平键键宽:4mm
 
磁粉制动器参数和直流有刷电机机组相同
直流无刷电机机组图片
 
4.永磁同步电机机组详细配置及参数
       表六:永磁同步电机机组配置表:
设备名称
型号
备注
永磁同步电机机组
JZ-PMSM
磁粉制动器
CZF-05
法兰式
光电编码器
2500线,混合差分式
电机内装
永磁同步电机
90CB050C-001011
法兰式
弹性联轴器
ML4-C40-1216J
 
机组底板
MCKV005-92BL/90CB底板
铝板
 
永磁同步电机参数:
型号:90CB050C-001011
额定电压:交流220伏,角形接法                               额定电流:2.52安
瞬间最大相电流:7.55安培                                           额定功率:500瓦
额定转矩:1.59牛米                                                       瞬间最大转矩:4.78牛米
额定转速:3000转每分                                                  最高转速:3600转每分
极对数:4极对
转子惯量:1.66千克平方厘米(Kg.cm*2)
转矩系数:0.53牛米每安培(N.m/A)
电枢绕组相电阻:4.54欧姆                                           电枢绕组相电感:12.16毫亨(mH)
机械时间常数:2.8毫秒                                                 电气时间常数:2.68毫秒
轴径:16毫米,单出轴               平键键宽:6mm
 
磁粉制动器参数和直流有刷电机机组相同
多摩川混合式光电编码器参数:
电压:5V                  输出方式:差分式输出                       线数:2500线
 
永磁同步电机机组图片
 
5.三相步进电机机组详细配置及参数
       表七:三相步进电机机组配置表:
设备名称
型号
备注
三相步进电机机组
JZ-SM
磁粉制动器
CZF-05
法兰式
三相步进电机
86BYG350CH
法兰式
弹性联轴器
ML4-C40-1214J
 
机组底板
MCKV005-92BL/90CB底板
铝板
 
三相步进电机参数:
型号:86BYG350CH-SAKSML-0301
引线定义:1(U黑)    2(V棕)   3(W兰)  4(悬空)
额定电压:直流80V~350V伏                        
相电阻:3.17欧姆
相电感:19.5毫亨(mH)
静态相电流:3安
保持转矩:7牛米(Nm)          
定位转矩:0.4牛米(Nm)
步距角:0.6°/1.2°
转动惯量:3.48千克.平方厘米
轴径:14毫米,单出轴               平键键宽:4mm
 
磁粉制动器参数和直流有刷电机机组相同
 
三相步进电机机组图片
六、产品图片
      对于不同的电机组成不同的机组,每种机组的图片在上面都已经有了,这里不再重复,下图是驱动器的图片和DSPCPU组合板的图片。
MCKV驱动器前面板图片
MCKV驱动器后面板图片
DSPCPU(2407)组合板图片
      由Techv 2407CPU板及配套接口板INF2、INF3组成DSPCPU(2407)组合板。
 
DSPCPU(2812)组合板图片 
      由Techv 2812CPU板及配套接口板INF2、INF3组成DSPCPU(2812)组合板。
 
DSPCPU(28335)组合板图片
      由Techv 28335CPU板及配套接口板INF2、INF3组成DSPCPU(28335)组合板。
 
驱动器和DSPCPU(2407)组合板的连接图片
      对于驱动器和DSPCPU(2812)和DSPCPU(28335)组合板的图片只要更换DSPCPU组合板就可以了。
      MCK电机控制套件既可以将电机控制程序烧录到DSP的flash中进行脱机演示实验,也可以连接电脑进行仿真实验,此时不需要连接电脑和仿真器,只需将驱动器、机组和DSPCPU组合板进行连接即可,针对不同的电机控制实验,我们只需要更换相应的机组就可以了,具体演示实验请参考《MCKV演示实验指导书》。产品出厂时已经把电机控制程序烧录到DSPCPU中了。如果做仿真实验,只要通过仿真器把DSPCPU的JTAG接口和电脑连接起来就可以了,具体实验过程请参考实验指导书,根据不同的CPU选择不同的实验,CPU板为2407,请参看《MCKV2407实验指导书》,CPU板为2812,请参看《MCKV2812实验指导书》,CPU板为28335,请参看《MCKV28335实验指导书》。
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