一种基于DSP的矢量控制电动执行器

摘要

本发明涉及一种基于DSP的矢量控制电动执行器。该矢量控制电动执行器由电源模块、功率模块、处理模块和机械模块组成。采用矢量控制技术，提高电动执行器的带负载能力和动态性能；采用无速度传感器方法，解决低分辨率速度传感器的速度测量误差过大的问题；采用软件的方法来计算执行器的输出力矩，不仅保证精度，还可以降低系统的成本；具有自动生成定位曲线的功能，实现“柔性启动”和“柔性关闭”，可以有效地减少机械冲击，提高执行器的寿命；以采用DSP作为控制核心，实时实现控制算法。

主权项

一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：由电源模块、功率模块、处理模块、机械模块以及系统软件组成；其中，电源模块包括变压器、第一整流桥和线性稳压电源；功率模块包括三相电源接口、第二整流桥、光耦隔离电路、IPM功率器件、母线电压采样电路和相电流采样电路；处理模块包括DSP控制器、键盘、开关量、手轮传感器、温度传感器、位置采样单元、红外遥控单元、4~20mA电流输入单元、外部AD采样单元和液晶显示单元；机械模块包括电机本体、电机轴所连接的蜗杆、与蜗杆相啮合的涡轮以及阀门；通过功率模块的母线电压采样电路和相电流采样电路，DSP获取电机的相电压和相电流，运行控制算法、计算定子磁链并计算执行器的输出力矩；通过处理模块的外部AD采样单元和位置采样单元，DSP分别获取目标位置脉冲和当前位置脉冲，生成相应的定位曲线，实现执行器的控制；首先，确定机械模块中阀门的开位和关位所对应的执行器位置脉冲信息，所述阀门的开位和关位的位置脉冲信息作为执行器的最大目标位置信息存入存储器，并分别对应4mA以及20mA的标准输入电流；4mA~20mA之间的电流被外部AD采样，送入DSP控制器，代表这两个最大目标位置之间的位置，并换算成目标脉冲值；DSP控制器通过位置采样来读取电动执行器当前位置的当前脉冲值，并根据目标脉冲值和当前脉冲值的差值自动生成一条缓开缓闭的定位曲线，再启动电机进行跟踪定位，实现阀门的启动、停止动作；电机在运行中会实时采集母线电压和相电流信息，由系统软件中的磁链估计模块进行磁链和速度的计算，并进行电流闭环、磁链闭环和速度闭环的计算；同时，根据所述磁链估计模块计算执行器的输出力矩，将当前位置、速度、力矩的信息显示在液晶显示单元上；红外通信可以使用户不接触地选择执行器的功能和进行设置；键盘用来手动输入信息；断电时需要用户手动将执行器调整到位，手轮传感器可以监测用户的动作；温度传感器用来监视电机温度，实现执行器的保护功能。