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基于DSP低振动信号处理的无速度传感器设计近年来随着计算机技术的快速发展,无速度传感器控制系统解决了速度传感器安装复杂、

作者:眯眯眼巨怪

基于DSP低振动信号处理的无速度传感器设计

近年来随着计算机技术的快速发展,无速度传感器控制系统解决了速度传感器安装复杂、维修耗时以及低效率等问题,确保了异步电机话速系统的安全性和究日性,被广泛应用于工业生产的各个领域。

但是在20世纪70年代中期,学者提出了依据稳态方程的转差率预测策略,虽然确保了传成器的旋转比例为9:2,但是降低了传感器的动态调速性能,影响其实际应用价值。

传感器的核心处理器使用的是ZU-FMK325BMO判断部件,包括TMS320LF2407DSP数字信号处理器,12位D/A整部件DAC7625以及5个外部的端口等。

其中TMS320LF2407是一种高性能16位定点数字信号处理器,内核中存在25个能够循环运作的I/O端口、12位单向的A/D变化部件、6个12位的脉冲变换信道,并且配置DBM接口电路、异步接口电路、ZFK串行接口,该处理器能够调控不同种类的电机,采用高质的总线确保所有的指令都在相同的周期内工作,实现数据的快速有效传输。

传感器采集到的信号可通过TEKTDS2002双踪数字示波器进行观察,并将相关的信号经调理电路处理后再送给DSP字信号处理器进行处理。

针对信号被干扰,较难提纯等问题,在利用功率驱动电路实现对低振动信号放大的基础上,还设计了一种软件提纯算法,将转换生成的电流和电压信号,通过伪提取矢量来提取占优的源信号的采样值,恢复被干扰的传感器源信号,实现步骤如下:

(1)选取合适的处理域,以使得传感器中的信号在这一处理域中尽可能稀疏,假设观测传感器信号在该域中的矢量形式为[x1,x2,…,xn]x。

(2)对第三个到第n个观测量,做类似第(1)步的操作,最后可以在散点图上近似汇聚成n条纵坐标为不同值的直线,分别求取n条直线对应采样点的均值,并代入公式求值。

实验采用外界三相感应电机振动产生的干扰作为振动干扰源,用于验证硬件系统的有效性,采用电机的标准功率是0.11kw,标准电压是365V,标准电流是0.35A,标准转矩为0.65Nm,标准频率为30Hz,效率为70%,定子电阻是680Ω,转子电阻是8.25Ω,定子电感28mH,转子电感148mH至此形成弱振动,最终构成一个稳定的干扰源。

图4中实验设备连接后,再通过Tek波器TDS002收集实验波形,并将隔离变压器位于示波器同电源之间,这样不仅可确保实验用户的用电安全,还可以确保功率系统运行的稳定性。

实验在电机处于无负重条件下,设置定转系统的初始参数值,电机运行的情况不同,相应的电机系统参数也不同,当外界电机产生振动受扰时,采用传成器提取参数信号。

实验基于TMS320LF2407DSP调控板,通过PC机利用T1仿真器XDS510将软件下载到DSP中,DSP中的PWM对信号进行调控,格IPM内部的功率频休管IGBT导通,输出U、V、W三相电压,功率驱动部件中的电流传感器能够收集到两相电流,再通过本文设计的电路格相电流传输到DSP中。

采用以上实验部件,分析传感器在振动受扰条件下的信号变化情况,再采用实验验证信息采集效果,由于振动矢量控制主要取决于电机参数模块的有效性,因此本文实验主要对该部分进行分析:

图5描述的是外界干扰频率是5kHz时,传感器采集到的信号波形图:图6描述的是存在较强振动干扰时,传感器采集到的信号波形,通过对比可得,当存在干扰信号时,本文设计的传感器采集到的信号上下两逆变桥的开关波形,具有较高的匹配度,只存在十分微小的差距,且该差距是2us的死区时间,能够防止上下开关管出现直通现象。

因此可见,本文方法设计的传感器在受到振动干扰的情况下,仍然具有较高的采集精用,说明本文方法能够的强传感器的抗手扰性能,取得令人满意的效果。

本文提出一种基于DSP低振动信号处理的无速度传感器设计方法,给出了整个传感器硬件结构的总体框架,其硬件平台的详细设计主要包括主电路和控制电路,细分为电源电路、功率驱动电路、电压电流采集电路等,同时设计了一种提纯算法,恢复被干扰的传感器源信号,经实验测试,结果表明:

(1)抗振动干扰传感器在外界存在干扰的状态下,工作运行正常,电流相电压采集电路、功率驱动电路、DSP模块等各部分正常工作。

(2)电机在高转速时,存在较大振动干扰的情况下,传感器运行平稳:在低转速时虽有较大噪音,但输入相电流波形较好,和理论分析基本相符。

(3)在存在死区时间的情况下,传感器采集信息出现了轻微的错位,这主要是因为测量参数的精度对实际参数辨识结摩的影响较大,这也是本文所提方案的一个不足,需要进一步解决。

基于DSP低振动信号处理的无速度传感器设计近年来随着计算机技术的快速发展,无速度传感器控制系统解决了速度传感器安装复杂、
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