2022年DSP智能电机保护器设计方案.docx

精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习基于 DSP的智能电机爱惜器设计前言由于生产自动化及各种自动把握、次序把握设备的显现，要求电机经常运行在频繁的起动、制动、正反传、间歇以及变负荷等各种方式；电机欢迎下载精品学习资源的运行要求越来越高；同时，由于电机与配套机械连在一起，当电机发生故障时，经常波及生产系统；因此，对电机实行有效的爱惜是保证生产系统正常工 作的一项重要任务；随着科学技术的进展，电机爱惜装置中逐步使用了电子爱惜装置；在国外，目前电子爱惜装置已在电力系统和电机爱惜装置中获得了广泛应用，国内也开头推广 1；电子爱惜装置的优点是：基本上由静止元件组成；它动作速度快，不存在机械位移和磨损，精度和寿命一般均比有触点继电器 高，耐冲击和振动，牢靠性好；另外，电子电路动作功率小，灵敏度高；数字信号处理器 DSP 具有流线型操作功能和单周期完成乘法的结构，由其组成的系统能实时进行频谱分析；高速14 位 A/D 转换器 MAX126带多路开关和采样保持器，特殊适用电机信号的采集；为了实现对电机的牢靠爱惜，提出了以 TMS320LF2407的为核心，对过载、轻载、不平稳、断相、过压和欠压等常见故障具有综合检测保护功能的智能电机爱惜器；1 系统基本原理和设计思想电机运行中经常会显现不正常的运行状态；这些不正常的运行状态包括：过载、堵转、短路、轻载、不平稳、断相、过压、欠压和漏电；电机爱惜是在检测三相电压UA、UB、UC，三相电流 IA 、IB、IC 和漏电流 IL 的基础上做出的；具体过程如下：(1) 设置各个参数，由 PC机发出把握信号；(2) 采样三相电压、三相电流和漏电流，得到实时值；(3) 利用 FFT算法对数据进行处理和运算，得到三相电压、电流的有效值、有功功率、无功功率以及功率因数；(4) 判定电机是否处于不正常的运行状态；(5) 通过 RS-485 接口把数据发送到显示部分，显示在LCD上；系统的硬件框图如图 1 所示； CPU选用 TI 公司的TMS320LF240，7 其丰富的硬件资源在系统中得到了充分的应用，加上少量的外围器件，就构成了一个功能完善、简便适用的系统；图 1 硬件框图2 系统硬件设计2.1 TMS320LF2407欢迎下载精品学习资源TMS320LF2407也称为 DSP把握器，是 TI 公司特地针对电机、逆变器、机器人、数控机床等把握而设计的2-4 ；TMS320LF2407采 用高性能静态 CMOS技术，使得供电电压降为 3.3V，减小了把握器的功耗； 30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到 33ns（30MHZ），从而提高了把握器的实时把握能 力；它包括了两个大事治理器模块EVA和 EVB，能够实现：三相反相器把握； PWM的对称和非对称波形； 3 个捕获单元； 16 通道 A/D 转换器；大事治理器模块适用于把握沟通感应电机、无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机、多级电机和逆变器；2.2 TMS320LF2407 和 MAX126 的接口电路TMS320LF2407芯片内部虽然包含双 10 位的 A/D 转换模块，但只能同时采样和转换两个输入通道，不中意电机监控系统同时采样多路的要求；MAX126是 MAXIM公司生产的高速 14 位逐次比较型 A/D 转换芯片， 4 路同步采样/ 保持器可以对 4 个通道的信号同时采样；本系统采样 7 路信号，所以使用两片MAX126芯片，且都工作于 A 组多路开关、4 路采样，转换时间为 12ms；DSP和 MAX126的接口电路如图 2 所示5 ；通过不同的 I/O 操作就可以把握 MAX126正常工作；图 2 DSP和 MAX126的接口2.3 显示电路显示电路以 AT89S52为核心，液晶显示模块接受 MGLS240128，T接口电路如图 3 所示；液晶显示模块把握器 T6963C的数据总线 DB0DB7与 AT89S52的 P0 口相连； T6963C的读写把握信号 RD/WD分别由 AT89S52的外 部 ROM读写把握信号 RD/WD把握； CE是片选信号，由 AT89S52的 P2.7 把握，低电平常选 通；C/D 为寄存器选择信号，输入低电平表示本次读写的是数据；输入高电平表示本次写的是命令，读的是 T6963C的状态；图 3 显示部分电路图2.4 通讯电路欢迎下载精品学习资源本系统接受总线型分布式网络结构；网络结构如图4 所示；各爱惜器通过 MAX485组建 RS485通讯总线， PC机和 RS485总线之间通过RS232/RS485转换卡连接；PC 机的功能是供应良好的操作界面，答应治理者修改参数；治理者通过操作界面可以向各爱惜器发送把握命令；爱惜器可以接收主机的命 令，依据命令驱动电气设备的合闸或跳闸，以及测量各个电气参数，并将电气参数传输到显示模块显示；显示部分使用 LCD模块显示电气参数；图 4 通讯结构图各爱惜器和 485 总线的接口电路如图 5 所示； MAX485芯片为 RS485芯片，两个把握端由 DSP的两个 I/O 口把握，另外由一个 I/O 口负责数据的传输方向的选择；图 5 RS485 接口电路2.5 爱惜动作电路全部爱惜电路的执行电路如图 6 所示，主要是通过继电器的通断来完成；假如电机发生故障，就DSP芯片产生低电平，促使光耦导通，从而使继电器动作，爱惜了电机；图 6爱惜电路3 系统软件设计欢迎下载精品学习资源有了硬件运行平台，必需设计相应的软件才能发挥其应用的功效；由于软件的灵敏性，可以依据系统的要求任凭的更换、增减，所以系统的智能化程度很大部分取决于软件结构是否合理，功能是否全面；爱惜器 DSP部分接受 C语言编程，把握软件主要由把握程序、显示程序、通讯程序等组成；4.1 把握程序智能电机爱惜器通过检测线路中的电流和电压，经运算、分析来实现各种爱惜功能，并且实时显示线路的参数和记录故障状态；本系统通过 TMS320LF2407内部定时器中断启动 A/D 转换；设定初始采样频率 2.56KHz，就采样间隔 390.625ms ，即 390.635ms 触发一次 A/D；MAX126的 12 路 A/D 转换完成后，发送中断请求信号到DSP的 XINT1脚；把握程序的 流程图如图 7 所示；图 7 把握程序流程图4.2 中断程序中断程序的功能是采样和储备采样数据；在电机爱惜系统中，一 般储备数据的下一步就是对各相的电压和电流采样值进行FFT分析，因此在储备数据时要留意以下两个问题：(1) 尽管电压和电流采样的数据是离散实数序列，但是进行FFT后，变成 FFT复数序列，因而一般将 A/D 转换后的电压和电流实数序列看成虚部为零的复数序列，用连续的内存空间存放复数，实部在前，虚部在后；(2) FFT 的输入和输出序列存在“正序逆序”或者“逆序 正序”的关系，所以为了简化后续运算，在储备采样数据时一般接受“逆向进 位加变址量”的间接寻址方式， DSP中的指令为 *BR0+；中断部分的程序流程图如图 8 所示：图 8 中断程序流程图欢迎下载精品学习资源4.3 显示程序显示部分的程序流程图如图 9 所示；图 9 显示程序流程图4.4 通讯程序通讯部分主要是两部分组成的：1、PC和 DSP之间的 485 通讯； 2、DSP和 AT89S52之间的 RS485通讯；PC 机部分用 Labview 编程； Labview 供应了功能强大的 VISA（ Virtual Instrument Software Architecture）库，完成运算机与仪器之间的连接，用以实现对仪器的程序把握；AT89S52 从 DSP接收数据，然后显示在LCD上；相互之间通讯的规约为 F0+10datas+0F，即先判定是否得到起始信号 F0，假如是，就接收 11 个数据，然后判定最终一个数据是否为0F，假如不是，丢弃这组数据，重新接收；4试验结果系统测试的部分结果如表 1 所示；表 1 参数检测结果测试时电机电压和电流的实际值为220V、10A，依据测量结果， A、B、C三相的电压和电流测量精度都达到了要求；5 结语本文提出的基于 TMS320LF2407的智能电机爱惜器充分利用了 DSP的资源，用少量的外围器件构成了一个功能完善、性能优良的廉价有用系统，保证欢迎下载精品学习资源了 生产系统牢靠运行，为实现电机爱惜装备低成本开发和更新换代供应了一条切实可行的途径；该爱惜器在电机爱惜中将有很好的应用前景；参考文献1 黄群，邓慧.基于 PIC16 单片机的发电机爱惜装置J.运算机与数字工程 , 2000, 285: 52-54.2 刘和平，王维俊，江渝等. TMS320LF240x DSP C语言开发应用 M.北京：北京航空航天高校出版社, 2003.3 刘和平，严利平，张学锋等 . TMS320LF240x DSP结构、原理及应用 M.北京：北京航空航天高校出版社, 2002.4 章云，谢莉萍，熊红艳 . DSP 把握器及其应用 M.北京：机械工业出版社 , 2001.5 袁春，袁国洲，喻寿益 . DSP 与 MAX125/126在电力参数测量中的应用 J.电脑与信息技术 , 2001, 1: 41-43.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliang's personalownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、争论或观看，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the contents or services of this欢迎下载精品学习资源article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. 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