運動控制專用集成電路及應(yīng)用
譚建成 (廣州電器科學(xué)研究所)
【摘 要】本文為“運動控捌專用集成電路硬應(yīng)用(續(xù)8) (見1994年《微電機》第2期)的續(xù)篇，介紹AD2Sl0O交流矢量處理器的用途、組成部分、工作原理及在交流電機控制中的應(yīng)用。
【敘詞】集成電路交流電動機控制原理應(yīng)用
9 AD2s100交流矢量處理器
AD2S100集成電路可實現(xiàn)三相120。或兩相正交交流信號的矢量旋轉(zhuǎn)，它將這些輸入量轉(zhuǎn)換到由一數(shù)字輸入角φ控制的新參考
在本電路內(nèi)包括有兩種變換(見圖1)，第一種是計算出三相輸入交流信號的正弦和余弦分量，即矢量的實部和虛部，或者其逆變換，把兩相信號轉(zhuǎn)換為三相信號。第二種變換是Park變換，將這兩個分量(用Vqs和Vds表系。這個矢量旋轉(zhuǎn)功能使AD2S100可用于交流異步電動機和直流永磁無刷電動機的控制，包括矢量控制。后者適用于各種應(yīng)用場合，例如采暖空調(diào)、泵和風(fēng)機控制、機器人、主軸驅(qū)動、電動汽車、洗衣機和干衣機驅(qū)動等。示)轉(zhuǎn)換為V’ds和V’qs，這個變換可表示為：
Vds=VdscOsφ-Vqssinφ
Vqs=Vdssinφ+Vqscosφ
這里的sinφ和cosφ是AD2S100由輸入12位并行二進制角φ從內(nèi)部產(chǎn)生的信號。再由Vds、Vqs經(jīng)第一種變換的逆變換，得到新的三相信號。 ．
本電路可接受三相信號輸入、三相系統(tǒng)中的兩相信號輸入或正交兩相信號輸入。HOMOPOLAR OUTPuT檢查三相輸入信號是否平衡，正常時它應(yīng)為零。
9．1封裝與引腳說明
本電路采用44腳塑封(P一44A)。引腳(見圖2)說明見表1。表中未列的腳號為空腳。使用電源±5V，輸入信號正常電壓端****±3．3V，高電壓端****±4．25V，直流～50kHz。矢量變換后輸出三相信號模的誤差典型值O．35％，角度誤差典型值9(頻率小于600Hz時)。
在3腳接受一個輸入數(shù)據(jù)選通信號，使位置數(shù)據(jù)同步化并送入內(nèi)部計數(shù)器。第44腳的BUSY高電平時間代表了矢量旋轉(zhuǎn)的變換時間，其典型值為2μs。23、24_腳狀態(tài)組合決定了輸入方式的三種選擇(見表2)。
9．2工作原理
交流電機牽子電流矢量is可以用三相電源ias、ibs、ics如表示為：
它也可以由直角坐標(biāo)表示為：
在交流電機矢量控制中，ids稱為磁通電流分量，iqs為轉(zhuǎn)矩電流分量。上式表示了三相一兩相變換，它是由AD2Sloo方框圖左邊的3φ一2φ變換部分完成的。
定子電流兩個分量的定向控制，需要將它們變換到轉(zhuǎn)子參考系上去，這需要進行復(fù)數(shù)運算，它由AD2S100實現(xiàn)。在轉(zhuǎn)子參考系上的定子電流兩個分量表示為ids和iqs，它們有：
這里ejφ是核心算子。φ代表運動轉(zhuǎn)子的角位置(數(shù)字)，有：
上述矢量旋轉(zhuǎn)運算由AD2S100內(nèi)幾個乘法器完成。在方框圖右邊再進行一次2φ一3φ變換。
9．3應(yīng)用
AD2S100在交流電機控制中的應(yīng)用舉例如下。
9．3．1交流異步電動機滑差控制
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