電動機的DSC控制

前言

　　王曉明教授一直從事著電動機控制領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作，是國內(nèi)知名的學(xué)者和深受尊敬的專家。悉聞王教授新作《電動機的DSC控制——微芯公司dsPIC應(yīng)用》即將付梓出版，并受邀為該書作序，我在欣喜之余更甚感榮幸?！　〈饲?，順應(yīng)混合控制和全數(shù)字控制逐漸取代模擬控制的技術(shù)發(fā)展趨勢，王教授曾先后編寫了多本專著，為國內(nèi)廣大的工程技術(shù)人員以及高校教師和學(xué)生適時提供了最新的理論知識和詳盡的編程實例。其中《電動機的單片機控制》一書，在出版之后反響熱烈，在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了很大的影響，更被列入普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材?！　榱诉M一步普及電動機控制的先進技術(shù)知識，王教授又專門編寫了《電動機的DSC控制——微芯公司dsPIC@應(yīng)用》一書，著重介紹美國微芯科技公司（Mi-crochip Tec}mology IncorporateCl）最新推出的專用于電動機控制的dsPIC數(shù)字信號控制器（DSC）系列的特點和功能，以及其對直流電動機、交流異步電動機、交流永磁同步電動機、步進電動機、無刷直流電動機和開關(guān)磁阻電動機等常用電動機的控制方法和編程方法。本書提供了大量的編程實例和非常詳細的注釋，通俗易懂，讀者一看就能輕松掌握。　　Microchip公司的dsPIC數(shù)字信號控制器充分迎合了市場對低成本、高性能解決方案的需求。這一系列產(chǎn)品提供了功能強大的16位單片機所具備的所有功能：快速和靈活的中斷處理能力，豐富的數(shù)字和模擬外設(shè)，電源管理，可靈活選擇多種時鐘模式，上電復(fù)位，欠壓保護，看門狗定時器，代碼加密，全速實時仿真及全速在線調(diào)試解決方案。同時，通過在功能強大的16位單片機內(nèi)巧妙添加可管理高速計算活動的DSP功能，使Microchip數(shù)字信號控制器成為單片機和DSP領(lǐng)域的首選芯片，為嵌入式控制開創(chuàng)了一個新的紀元?！　〈送?，專用于電動機控制的dsPIC30F系列還配有用于支持多種電機控制而設(shè)計的外設(shè)，適用于不間斷電源（UPS）、逆變器、開關(guān)電源和功率因數(shù)校正。

內(nèi)容概要

電動機的數(shù)字控制為工業(yè)控制中一項最重要的內(nèi)容。世界上各大處理器制造商都努力打造出具有各自特點的專用處理器，來滿足電動機數(shù)字控制市場的要求。本書介紹微芯公司最新推出的專用于電動機控制的dsPIC，注重講述這種dsPIC對常用的直流電動機、交流異步電動機、交流永磁同步電動機、步進電動機、無刷直流電動機和開關(guān)磁阻電動機的控制方法和編程方法。書中給出了大量的編程實例，全部經(jīng)過調(diào)試驗證，并給出了非常詳細的注釋，使讀者很容易看懂和掌握。所附光盤包含書中全部匯編程序代碼以及微芯公司的dsPIC器件和開發(fā)工具手冊、電動控制方案資料。    本書適合于對電動機數(shù)字控制感興趣的初學(xué)者使用，可作為從事電動機控制和電氣傳動研究的工程技術(shù)人員、高校教師、研究生和本科生自學(xué)用書。

作者簡介

王曉明，教授；遼寧省自動化學(xué)會嵌入式系統(tǒng)委員會副主任委員；遼寧省第六屆優(yōu)秀科技工作者；遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)科帶頭人；遼寧省省級精品課《單片機原理及接口技術(shù)》課程負責(zé)人：德國Clausthal大學(xué)能源技術(shù)研究所（IEE）訪問學(xué)者。作者長期從事運動控制、自動化控制的科研和教學(xué)工作，共獲得省、市級各種獎勵四項。 
    主要著作有“電動機的嵌入式控制叢書”。其中，《電動機的單片機控制》一書獲得第六屆高校出版社優(yōu)秀暢銷書獎，該書的第2版被評為“普通高等教育‘十一五’國家級規(guī)劃教材”、“遼寧省普通高等學(xué)校精品教材”。

書籍目錄

第1章  dsPIC30F6010DSC  1.1  dsPIC30F系列DSC概述    1.1.1  dsPIC30F系列DSC的功能    1.1.2  dsPIC30F的產(chǎn)品系列和封裝    1.1.3  dsPIC30F系列DSC的開發(fā)工具  1.2  dsPIC30F6010DSC的特點及引腳功能    1.2.1  dsPIC30F6010DSC的特點    1.2.2  dsPIC30F6010DSC的引腳功能  1.3  dsPIC30F 6010DSC的組成及結(jié)構(gòu)    1.3.1  總體結(jié)構(gòu)    1.3.2  內(nèi)核    1.3.3  存儲器的結(jié)構(gòu)    1.3.4  I/O口    1.3.5振蕩器、復(fù)位、看門狗及器件配置  1.4  中斷系統(tǒng)    1.4.1  中斷源    1.4.2  中斷優(yōu)先級    1.4.3  中斷控制及狀態(tài)寄存器  1.5  定時器    1.5.1  定時器分類    1.5.2  定時器控制寄存器    1.5.3  定時器工作模式    1.5.4   32位定時器  1.6  電動機控制模塊    1.6.1  模塊結(jié)構(gòu)    1.6.2  模塊控制寄存器    1.6.3  PWM時基    1.6.4  PWM與空比比較單元    1.6.5  死區(qū)時間控制    1.6.6  PWM輸出控制    1.6.7  故障引腳  1.7  增量式編碼器接口    1.7.1  編碼器接口結(jié)構(gòu)    1.7.2  編碼器的控制和狀態(tài)寄存器    1.7.3  位置計數(shù)器寄存器的使用  1.8  A/D轉(zhuǎn)換器    1.8.1  A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)    1.8.2  A/D轉(zhuǎn)換器的寄存器    1.8.3  采樣與轉(zhuǎn)換    1.8.4  A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖器    1.8.5  轉(zhuǎn)換舉例  1.9  輸出比較模塊    1.9.1  比較模塊工作原理    1.9.2  寄存器    1.9.3  工作模式第2章  直流電動機的DSC控制  2.1  直流電動機的控制原理  2.2  直流電動機單極性驅(qū)動可逆PWM系統(tǒng)  2.3  直流電動機雙極性驅(qū)動可逆PWM系統(tǒng)  2.4  直流電動機的DSC控制方法及編程例子    2.4.1  數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的DSC實現(xiàn)方法    2.4.2  定點DSC的數(shù)據(jù)Q格式表示方法    2.4.3  單極性可逆PWM系統(tǒng)DSC控制方法及編程例子    2.4.4  雙極性可逆PWM系統(tǒng)DSC控制方法及編程例子第3章  交流電動機的SPWM與SVPWM技術(shù)以及DSC控制的實現(xiàn)  3.1  交流異步感應(yīng)電動機變頻調(diào)速原理    3.1.1  變頻調(diào)速原理    3.1.2  變頻與變壓    3.1.3  變頻與變壓的實現(xiàn)——SPWM調(diào)制波  3.2  三相采樣型電壓SPWM波生成原理與控制算法    3.2.1  自然采樣法    3.2.2  對稱規(guī)則采樣法    3.2.3  不對稱規(guī)則采樣法    3.2.4  不對稱規(guī)則采樣法的DSC編程  3.3  電壓空間矢量SVPWM技術(shù)    3.3.1  電壓空間矢量SVPWM技術(shù)基本原理    3.3.2  電壓空間矢量SVPWM技術(shù)的DSC實現(xiàn)方法第4章  交流異步電動機的DSC矢量控制  4.1  交流異步電動機的矢量控制基本原理  4.2  矢量控制的坐標變換    4.2.1  Clarke變換    4.2.2  Park變換  4.3  轉(zhuǎn)子磁鏈位置的計算  4.4  交流異步電動機的DSC矢量控制    4.4.1  三相異步電動機的DSC控制系統(tǒng)    4.4.2  三相異步電動機的DSC控制編程例子第5章  三相永磁同步伺服電動機的DSC控制  5.1  三相永磁同步伺服電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理  5.2  轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制與弱磁控制  5.3  三相永磁同步伺服電動機的DSC控制    5.3.1  三相永磁同步伺服電動機的DSC控制系統(tǒng)    5.3.2  三相永磁同步伺服電動機的DSC控制編程例子第6章  步進電動機的DSC控制  6.1  步進電動機的工作原理    6.1.1  步進電動機的結(jié)構(gòu)    6.1.2  步進電動機的工作方式  6.2  步進電動機的DSC控制方法    6.2.1  步進電動機的脈沖分配    6.2.2  步進電動機的速度控制(雙軸聯(lián)動舉例)  6.3  步進電動機的驅(qū)動    6.3.1  雙電壓驅(qū)動    6.3.2  高低壓驅(qū)動    6.3.3  斬波驅(qū)動    6.3.4  集成電路驅(qū)動  6.4  步進電動機的運行控制    6.4.1  步進電動機的位置控制    6.4.2  步進電動機的加減速控制第7章  無刷直流電動機的DSC控制  7.1  無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)和原理    7.1.1  結(jié)構(gòu)    7.1.2  無刷直流電動機的工作原理  7.2  三相無刷直流電動機星形聯(lián)結(jié)全橋驅(qū)動原理  7.3  三相無刷直流電動機的DSC控制    7.3.1  三相無刷直流電動機的DSC控制策略    7.3.2  電流的檢測和計算    7.3.3  位置檢測和速度計算    7.3.4  無刷直流電動機的DSC控制編程例子  7.4  無位置傳感器的無刷直流電動機DSC控制    7.4.1  利用感應(yīng)電動勢檢測轉(zhuǎn)子位置原理    7.4.2  用DSC實現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動機控制的方法    7.4.3  DSC控制編程例子第8章  開關(guān)磁阻電動機的DSC控制  8.1  開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點  8.2  開關(guān)磁阻電動機的功率驅(qū)動電路  8.3  開關(guān)磁阻電動機的線性模式分析    8.3.1  開關(guān)磁阻電動機理想的相電感線性分析    8.3.2  開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)矩的定性分析  8.4  開關(guān)磁阻電動機的控制方法  8.5  開關(guān)磁阻電動機的DSC控制及編程例子附錄A  dsPIC30F系列指令說明及舉例附錄B  光盤內(nèi)容說明參考文獻

章節(jié)摘錄

　　其電流流向如圖2-5中虛線2，電動機仍處于電動狀態(tài)。當電流衰減為0后，V2、V3開始導(dǎo)通，電流線路如圖2-5中的虛線3，電動機處于耗能制動狀態(tài)。因此，在輕載下工作時，電動機的工作狀態(tài)呈電動和制動交替變化?！　‰p極性驅(qū)動時，電動機可在4個象限上工作，低速時的高頻振蕩有利于消除負載的靜摩擦，低速平穩(wěn)性好。但在工作的過程中，由于4個開關(guān)管都處在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗較大，因此雙極性驅(qū)動只用于中小功率直流電動機。使用時也要加“死區(qū)”，防止開關(guān)管直通。　　任何電動機的調(diào)速系統(tǒng)都以轉(zhuǎn)速為給定量，并使電動機的轉(zhuǎn)速跟隨給定值進行控制。為了使系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能，通常要構(gòu)建一個閉環(huán)系統(tǒng)。一般來說，電動機的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以是單閉環(huán)系統(tǒng)（速度閉環(huán)），也可以是雙閉環(huán)系統(tǒng)（速度外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)），因此需要速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器?！　∷俣日{(diào)節(jié)器的作用是對給定速度與反饋速度之差按一定規(guī)律進行運算，并通過運算結(jié)果對電動機進行調(diào)速控制。由于電動機軸的轉(zhuǎn)動慣量和負載軸的轉(zhuǎn)動慣量的存在，使速度時間常數(shù)較大，系統(tǒng)的響應(yīng)較慢?！　‰娏髡{(diào)節(jié)器的作用有兩個：一個是在啟動和大范圍加減速時起電流調(diào)節(jié)和限幅作用。因為此時速度調(diào)節(jié)器呈飽和狀態(tài)，其輸出信號一般作為極限給定值加到電流調(diào)節(jié)器上，電流調(diào)節(jié)器的作用結(jié)果是使繞組電流迅速達到并穩(wěn)定在其最大值上，從而實現(xiàn)快速加減速和電流限流作用。電流調(diào)節(jié)器的另一個作用是使系統(tǒng)的抗電源擾動和負載擾動的能力增強。如果沒有電流環(huán)，擾動會使繞組電流隨之波動，使電動機的速度受影響。雖然速度環(huán)可以最終使速度穩(wěn)定，但需要的時間較長。而加入電流環(huán)，由于電的時間常數(shù)較小，電流調(diào)節(jié)器會使受擾動的電流很快穩(wěn)定下來，不至于發(fā)展到對速度產(chǎn)生大的影響，因此使系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性得到改善。

編輯推薦

　　《電動機的DSC控制：微芯公司dsPIC應(yīng)用》特色：《電動機的DSC控制：微芯公司dsPIC應(yīng)用》主要介紹利用dsPlc DsC實現(xiàn)各種電動機數(shù)字控制的方法。作者將多年積累的實踐經(jīng)驗，凝聚在通俗易懂的控制方法敘述和編程方法的解析之中。書中給出了大量的編程實例，全部經(jīng)過調(diào)試驗證，并給出了非常詳細的注釋，使讀者很容易看懂和掌握?！sPlCDSC原理　　·永磁同步電動機DSC數(shù)字控制方法及編程實例　　·定點DSP數(shù)據(jù)0格式表示法　　·步進電動機DSO數(shù)字控制方法及編程實例　　·直流電動機DSC數(shù)字控制方法及編程實例　　·無刷直流電動機DSC數(shù)字控制方法及編程實例　　·交流異步電動機DSC數(shù)字控制方法及編程實例　　·開關(guān)磁阻電動機DSC數(shù)字控制方法及編程實例

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