文献综述
本课题的现状及发展趋势: 从本课题题目可以直观看出是研究电机控制。那么电机从名字上来看是用电的机器,它可以分为直流电机和交流电机、同步电机和异步电机、电磁电机和永磁电机[1、2]等。都是以电磁感应原理为基础工作的机器。1822年法拉第证明了电可以转化为机械运动,并开启了一个崭新的时代。进入现代,电机不断发展,遍及信息处理、音响设备、汽车电气设备[3]、工农业生产、国防、航空航天还有日常生活中的各个领域。电机几乎无处不在,百分之九十以上的用电器都含有电机[4、5]。人们也通过巧妙地控制机电实现生产的自动化,机械化与智能化。
接下来就是电机控制方面,其大致发展历程为小规模模数电路和分离元器件的控制器→专用集成控制器→MCU(单片机微控制器)→DSP,传统的电机控制方式如模拟控制和单片机控制存在许多缺点[6、7、8]。单片机的处理能力有限,特别是采用矢量变换控制的系统,由于需要处理的数据量大,实时性和精度要求高,单片机往往不再能满足要求[9、10]。因此人们自然而然地又想到了数字信号处理器 ( DSP),于是单片机也逐步被DSP为核心的控制方式所取代。目前的大部分电机都把电流环控制作为DSP的一个协处理来考虑[11],而速度或位置环控制则由DSP芯片来实现。
DSP具有更快的CPU,更大容量的存储器,内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的DSP片内集成了A /D和采样/保持电路, 可提供 PWM输出。DSP采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据空间,允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器,增强的多级流水线,使DSP器件具有高速的数据运算能力。而单片机则是复杂指令系统计算机(CISC),多数指令要2~3个指令周期才能完成。所以, 结构上的差异使DSP比16位单片机单的指令执行时间快8~10倍,完成一次乘加运算的速度快16~30倍。在现代高性能电力电子和交流电机控制系统中,DSP已经取代了微控制器成为控制的核心,电机控制专用DSP的发展与高性能控制策略的研究相互促进,不断的提高现代电力电子装置和电机控制系统的性能。
IPM[12](智能功率模块)是将功率开关器件和驱动电路集成在一起的集成功率元件,其内部集成过电压、过电流、过热等故障检测,可以将检测信息送到DSP。智能功率模块以开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点在电力电子领域得到越来越广泛的应用。
本课题的价值:
本课题研究驱动电路,其实质是一个功率放大电路,用以满足负载额定功率使得负载可以正常工作,从而可以响应微弱的输入信号,所以对于不同的负载就需要不同的驱动电路,但实质是一样的。驱动电路的基本任务[13、14],就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。如果是半控型器件驱动电路只需提供开通控制信号,而对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号,以保证器件按要求可靠导通或关断[15]。驱动电路是IPM主电路和控制电路之间的接口,良好的驱动电路设计对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。
参考文献:
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