基于TMS320F2812的高压电机保护装置

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基于TMS320F2812的最小系统设计

选。
图１最小系统结构框图
１１电源电路．
一
个稳定可靠的电源是系统稳定工作的基础。考虑
ＤＰ最小应用系统设计一般包括硬件设计和调试Ｓ
部分。硬件设计部分一般包括电源、位电路、钟电复时路、ＴＧ电路和外部接口电路的设计；小系统板作为ＪＡ最
ｔｉｐｐｒｈｙｔｍ ’ ｈｒｗａｅｄｓｇａｄｎｔｓｄｒｇｄｂｇｉｇｐｏｅｓａｅｈｓａｅ，ｔｅｓｓｅＳａｄｒｅｉｎ，ｎｏｅｕｉｅｕｇｎｒｅｓｒｍａｎｙｅａｏａｅｎｉｌｌｂｒｔｄ．Ｅｐｃａｌｈｅｓｂｅｐｏｒｍｓｅｉｌｔｅｆａｉｌｒｇａｙ
见，其不仅具有数字信号处理器卓越的数据处理能力，
又像单片机那样具有适于控制的片内外设及接口；在它数字控制系统中有着广泛的应用，别是在运动控制领特域以及嵌入式开发系统设计中，常成为微处理器的首常
出了可行性方案。该方案以电路板形式在对全自主机器人的控制系统中得到了应用。
关键词：最小系统；数字信号处理器；调试；电源电路
中图分类号：Ｔ２４Ｐ７文献标识码：Ｂ文章编号：１７ — ７０２ｌ）２０４－３６４７２（００１－０９０

基于TMS320F2812的机械密封监控系统的设计

关键词：机械密封；监控系统；数字信号处理器中图分类号：Ｔ２３２Ｈ１６Ｐ７．；Ｔ３文献标识码：Ｂ文章编号：１０３８２１）１０１— ８１（０２７—１２—３０
ＤｅｉｎｏｏｔｒｎｇＳｓｅｏｅｈａｉａｅｌｓｄｏｓｇｎＭｎｉｏｉｙｔｍｆＭｃｎｃｌＳａｓＢａｅｎＴＭＳ２２２３０Ｆ８１
Ｌｅｇ，ＦＮｉＣＥｉｈｉ．ＳＮＫｊｎＵＦｎＥＧＸｕ，ＨＮＪｎｕａＨＥｅｕ
（．ｅａｍｅｔｆｕｍｔｎＮｎｎｎｔｕｅｏｅｈｏｏｙＮｎｎａｇｕ２１６，ｈｎ；１Ｄｐｒｎｔａｉ，ａｊｇＩｓｔｔｆｃｎｌ，ａｊｇＪｎｓ１１７ＣｉａｔｏＡｏｏｉｉＴｇｉｉ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｎｉｔｇａｃｅｏｎｔｒｇｓｓｍｆｍｅｈｎｃｌｅａｓａｌｈｄ，ｉｈｃｕｔｂｅｓｎｏｓｓｇａｃｎｎｅｒｌｓｈｍｅｆｒｍｏｉｉｙｔｏｃａｉａａｗ￥ｅｔｂｉｅａｏｎｅｓｌｓｎｗｉｈｓｉｌｅｓｒ，ｉｎｌｏ－ａ
ｄｉｉｇｃｃｉ，ｉｔｌｉａｐｏｅｓｒＤＰ）ＴＳ２Ｆ８２ａｔａｎｏｒａｄａｖｎｅｎｌｇｎｏｔｌａｏｔｍｅｅｉｏｎｉｕｓｄｇａｓｎｒｃｓｏｓ（ＳｔｎｒｔｉｇｌＭ３０２１，ｃｔｇｍｔｎｄａｃｄｉｔｌｅｔｃｎｒｌｒｈｓｗｒｕｉｏｅｉｏｇｉ

基于TMS320F2812的全数字交流伺服系统设计

用交流永磁同步伺服电机作执行机构构成交流伺服系统。ＭＳ采用矢量控制算法，控制系统采用高性ＰＭ
能ＤＰ芯片Ｔ３０２１ＳＭＳ２Ｆ８２实现数字化双闭环系统，即速度环、电流环的控制系统，计了具有完整保护设和监控功能的ＰＭ伺服系统ＭＳ
２３辅助电路设计．
２３１位置／度信号检测电路．．速
而算出实际电流大小，实现电机Ｖ相电流信号反
馈，过坐标变换、经比较、电流调节器及ＳＰＶＷＭ输出．构成电流闭环
定稿日期：０９１ — ３２０ — ０１
波电路。变电路采用智能功率模块Ｐ２８７接收逆Ｓ１６．
ＤＰ输出的经过缓冲电路及高速光耦６３ＳＮ１７隔离后的ＳＰＶＷＭ波，优点如下：其采用第５代ＩＢＧＴ工艺，内置优化后的栅级驱动和过流保护、欠压保护电路，超小型体积，出功率强劲的三相波形，输供给永磁同
（ＭＳＰＭ）ｉｃｍｌｅｙｕｅｏｅｉｔｌｅｔｏｅｍｄｌ（ＰｓｏｐｅｄｂｓｆｈｎｌｇｎｗｒｏｕｅＩＭ）ａｄＴ３０２Ｓ．ｈｓａｔｌｄｓｒｅｈｔｔｅｉｐｎＭＳ２Ｆ８ＤＰＴｉｒｃｅｃｉｓｔ１２ｉｅｂｅ
中事件管理器（Ｖ）具有的捕获口及正交解码电Ｅ所
到电机的定子Ｖ相绕组上，经过采样电阻后得到２０ｍＶ以内的采样电压信号输入到感应输入引脚６Ｖ。ＰＢ是功率智能模块的Ｖ相输出，入到Ｖ．Ｄ输ｍ

基于TMS320F2812汽车动力控制系统的实现

电子点火系统和排放控制系统。现在的电控喷油系统己经实现
目前国内企业与电喷系统生产有关的主要有两家：一家是了空燃比闭环控制。采用空燃比闭环控制是基于降低废气有害发动机运行时，混合气在理论空燃比附近一个很上海的某汽车电子有限公司，这是国内十几家企业联合起来，与排放物考虑的。窄的范围内可以实现ＨＣＮｘ通过化学作用转化为Ｈ０Ｃ、Ｏ、Ｏ２．
很策权，所使用的电子产品也多由外方配套商提供，作为核心部分业都是借助于博世的技术支撑市场，难说是中国的自主品牌。的发动机集中控制系统尤其如此。纵观发动机电喷技术，中国市发动机自动综合控制系统技术的国产化已经刻不容缓。场几乎被博世、德尔福、西门子威迪欧及日本电装这些厂商所垄
制。
参考文献
１张利平．液压传动系统及设计【】Ｍ．：北京化学工业出版社，０２５０２范逸之．ｉａＢｓ与Ｒ２２串行通讯控制【】ＶｓｌａｃｕｉＳ３Ｍ．：北京中国青年出版
社，０３２０
４结束语
本系统在原有液压实验台的基础上，采用先进的数据采集３周军．电气控制及ＰＣＭ．京：Ｌ［］北机械工业出版社，０４２０
维普资讯
一
９４一
窦鹏：于Ｔ３０２１车动力控制系统的实现基ＭＳ２Ｆ８２汽
机综合控制系统的组成框图。
第６期
Ｃ２和Ｎ，而可以将有害排放物减少９％以上。０２从８其工作原理是：通过不断检测两状态氧传感器（氧传感器反

基于TMS320F2812全数字三相PWM整流器的设计

基于TMS320F2812全数字三相PWM整流器的设计唐勇奇赵葵银（湖南工程学院，湘潭 411101）摘要：本文针对三相电压型PWM整流器，在建立了其数学模型的基础上，对整流器电流解耦控制策略进行研究，使用TMS320F2812数字处理芯片进行系统的硬件和软件设计，充分利用TMS320F2812丰富接口资源和快速的运算能力，使整流器硬件更简单；实验结果表明：整流器实现了单位功率因数控制，具有优越动态和静态性能。

关键词：三相PWM整流器;DSP; 电流解耦控制中图分类号：TP461 文献标识码：AThree-phase PWM Rectifier Based on TMS320F2812Tang-Yongqi Zhao-Kuiyin(Hunan institute of Engineering , Xiangtan 411101)Abstract：Aiming at the three phase PWM rectifier，this paper study on the control method of rectifier current decoupled control based on setting up rectifier mathematical mode , designs system hardware and software with TMS320F2812 chip, utilizes completely the wealthy peripherals and high— speed calculation function of DSP, simplifies design of rectifier's hardware . The experiment indicates the rectifier has realized control of the unit's power factor and has better dynamic and static characters．Keywords：Three-phase PWM Rectifier；DSP；Current Decoupled Controll 引言近年来，PWM整流器以其突出的优点(网侧电流正弦化，功率因数可调等)广泛应用于功率因数补偿、高性能整流器、电能回馈、有源滤波等电力电子变流领域，同时也成为电力电子学术界研究的热点。

基于TMS320F2812的变频调速系统的保护装置设计

）再用平方、开方公式算出
的时间间隔就是１６７ｓ．６ｍ，于是就缩短了各次故障判断之间的时间间隔，提高了整个保护装置的反应速度。
＝】
ｙ）Ａ＋∑ＡｉＫ）（＝。ｎｗ＋ｓ（
离散后一周期内连续 Ⅳ点采样值，
判断、保护、报警和控制功能。
式中，Ⅳ为一周期采样点数，６０ｚ样频率时，Ｎ＝１。０Ｈ采２
＝１时得到基波的正、余弦系数为：
，＝
１ｌ１（
＋
—
ｌ系统故障分析及判据
在变频调速系统中，变频器的容量要比电动机的容量大得多，自身的保护能力也较强，因此，文章主要分析来
收稿日期：２１００—０ —２１ｌ
，… ，，则
作者简介：唐廷江（９５一）１８，男，辽宁朝阳人，２００８年毕业于杭州电子科技大学自动化专业，现研究方向为电力电子与电力传动。
１２３
煤
ｓｎｉｋｎ）（
ｃ。ｓ
Ｎ
制器的产生及其应用技术为变频调速保护设备的研制提供
了新的技术基础。本文介绍基于Ｔ３０２１频调速系ＭＳ２Ｆ８２变
：
（ｋｎ）
统保护装置是一种智能保护装置，在系统发生故障时具有
ｙ பைடு நூலகம்７一
）＋

基于TMS320F2812的异步电机参数离线辨识系统

辨识误差，且算法简单，易于实现，辨识精度高。关键词：异步电机；离线参数辨识；数字信号处理器
中图分类号：ＴＭ３０１．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－６５４０（２０１３）０８－０００５０４－
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｆｆ－ｌｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎｔｉｉｃｆａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＤＳＰｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｉ ‘ ｎ
ａｎｄｌｏｃｋｅｄ — ｒｏｔｏｒｔｅｓｔ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｉｄｅｎｔｉｉｃｆａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｔｈａｔ
ｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｓｋｉｎｅｆｆｅｃｔ，ｄｅａｄｚｏｎｅ，ｓｗｉｔｃｈｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｄｒｏｐａｎｄｓｗｉｔｃｈｔｉｍｅｄｅｌａｙ．Ｔｈｅａｌｇｏｉｔｒｈｍｗａｓ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）

基于TMS320F2812的高压开关测试系统的设计

图１典型的ＤＰＳ系统组成框图
待完善。虽然ＤＳＰ系统存在着一些缺点，但其突出的优点已经使之在通信、语
夸曦２１痒２４转子ｏ｛１撺９
芯片的外围电路及其他电路。软音、图像、雷达、工业控制、仪器仪ＤＳＰ
（）在一个指令周期内实现一或３次
Ｍ运４开发工具，如软件模拟器、ＤＳ开发多次乘法累加（ＡＣ）算。（）Ｐ系统或仿真器等。调试ＤＳ算法时一ＤＳＰ中集成了多个地址产生单元，戈Ｐ股采用比较实时结果与模拟结果的方持循环寻址和位倒序等特殊指令，使法，如果实时程序和模拟程序的输入ＦＦＴ、卷积等运算小的寻址、排睥肢５）Ｐ相同，则两者的输出应该一致。硬件计算速度大大提高。（）ＩＳ一组调试一般采用硬件仿真器进行调试。（）系统集成与独立系统运行。５
芯片已经在通信高速性、稳定性好、精度高、可重复供电源，则根据自动装置发出的指令实现信号处理。ＤＳＰ
去实现联切、远切本电站或对方电站与电子系统、信号处理系统、自动控性好、集成方便。的断路器，甩掉部分负荷，来保证电制、雷达、军事、航空航天、家用电
一
被控制的线路或电气设备发生故ＴＭ￥２Ｆ８３０２的高压开关机械特性测理的要求。另外，并不是所有的ＤＳＰ１２
障，只要继电保护发出指令，就能可试系统。靠地开断，且能根据自动装置发出的

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收稿日期:2004-08-28作者简介:黄绵华(1974-),男,安徽太湖人,讲师,博士生,研究方向为状态监测及通信与信息系统。

基于TMS320F2812的高压电机保护装置黄绵华1,陈光大1,李诗晗2(11武汉大学动力机械学院,湖北武汉430072;21武汉大学电信学院) 摘要:基于普通单片机的电动机保护装置由于受其自身速度和资源的限制,在实际应用中可靠性和实时性还存在着不少问题;TI 公司2000系列DSP 中最新最先进的T MS320F2812芯片的工作频率高,系统资源丰富。

将T MS320F2812应用于高压电动机保护,使得保护装置硬件结构紧凑,保护功能强大,可靠性和实时性都得到了大大提高。

关键词:DSP ;T MS320F2812;电机保护中图分类号:T M774;T M93019 文献标识码:B 文章编号:100020682(2005)0420050203A kind of TMS320F28122based high 2voltage motor protectorH UANG M ian 2hua 1,CHE N G uang 2da 1,LI Shi 2han 2(1.College o f Power &Mechanical Engineering under Wuhan Univer sity ,Hubei Wuhan 430072,China ;2.College o f Electronic Information under Wuhan Univer sity ) Abstract :The m otor protector consisting of a general single 2chip microprocess or do not perform very well in operation because of the limitation of its speed and res ources.The T MS320F2812chip is the m ost advanced DSP of the TI C o ,which is provided with high w orking frequency and abundant res ources.The DSP is used to design a m otor protector ,making its construction com pact and its protective function powerful ,thus im proving its reliability and real 2time characteristic.K ey w ords :DSP ;T MS320F2812;m otor protection0　引　言高压电机一般都是用于工业生产中的重要场所,它的可靠运行对于生产安全来说非常关键;而电机保护设备又是电动机可靠运行的主要保障,电动机保护设备最为重要的特性指标就是可靠性和实时性。

目前在市场上应用的电动机保护装置最为先进的是基于普通单片机的微机保护,这类设备为了保证测量、计算和保护的实时性,在设计时往往采用多CPU 结构,采用插件的形式,这导致在力图保证实时性的同时,设备结构复杂性大大提高,可靠性降低,很大程度是因为所采用芯片的局限性所致。

DSP 芯片是专门为快速实现各种数字信号处理而设计的、具有特殊结构的微处理器,文中介绍了TI 公司2000系列DSP 中最新最先进的T MS320F2812芯片在高压电动机保护中的应用,大大提高了电机保护的可靠性和实时性。

1　TMS320F2812DSP 芯片 T MS320F2812是美国TI 公司最新研制的2000系列数字信号处理器,是面向电机控制、工业自动化的第一款带片内Flash 、工作频率达到150MH z 的32位DSP 。

它采用经典哈佛总线结构,利用多总线在存储器、外围模块和CPU 之间转换数据,这种多总线结构使得它可以在一个周期内并行完成取指令、读数据和写数据,同时它采用了指令流水线技术,保证信号处理的快速性和实时性。

T MS320F2812芯片的内部存储器包括14K 的RAM 和128K ×16bit 的Flash ;芯片内集成的外围模块非常丰富:包括16通道12bits 的ADC 模块;16通道的PW M 输出;多达56个独立的、可编程的G PI O 口;3个带有6种模式的通用目的定时器;3个可配置死区的比较器;3个单端比较单元;4个捕捉单元;同时还集成有多种串行接口:完全符合RS232标准的双通道串行接口、C AN 总线模块、McBSP 接口和图2　信号调理电路SPI 接口,这些都充分保证了通信设计的方便。

2　基于TMS320F2812的高压电机　保护装置整体设计保护装置包括5大部分:主功能系统、电源、电量输入和开关量处理、通信及人机接口。

结构框图如图1所示。

图1　高压电机保护装置框图装置充分利用了T MS320F2812芯片高集成度的特点,是实现数据采集、数据处理、数据存储和传输等功能的主要芯片,附带信号变换和调理电路,不需外扩外围功能芯片,这使得装置整体电路规模大大精简,不论是集成度还是可靠性都有质的提高。

211　数据采集保护中的首要功能就是数据采集,装置直接利用了T MS320F2812芯片中集成的ADC 模块来实现,其最高采样速度可达1215MSPS ,因此无论在采集通道数、采样精度还是采样速度上都满足电机保护的要求。

ADC 模块内建双采样保持器(S/H ),可以根据需要配置,既可配置成两个独立的8通道模块,也可将这两个独立的8通道模块级联而形成一个16通道模块。

ADC 模块的模拟量输入范围为0～3V ,在电机保护现场电流信号取自电流互感器CT 二次侧,并将其作为装置内电流变送器的输入,在装置中选用的是西南自动化研究所的W BI513C0型电流变送器,其输出的信号为0～25m A ,不能直接输入到T MS320F2812的ADC 模块,所以必须设计具有信号转换和滤波等功能的信号调理电路。

装置中选用了TI 公司的自校准精密双运算放大器T LC4502作为信号调理电路的核心芯片,T LC4502是利用1μm/5V 数字C M OS 技术制造的高性能运算放大器,它具有非常高的直流增益以及良好的电源抑制比和共模抑制比。

图2所示为一路电流信号的调理电路。

212　数据存储在保护装置运行过程中有许多参数需要修改和保存,特别在保护动作时需要保存当时日期时间、当时电机运行参数和动作信息,而T MS320F2812中没有集成EEPROM ,这就需要外扩EEPROM ,考虑到T MS320F2812提供了SPI 串行接口,笔者选用了Mi 2crochip T echnology Inc.的25AA320,它是32K bytes SPI总线串行EEPROM ,25AA320与T MS320F2812的接口电路如图3所示,从电路图中可以看出选用25AA320使得接口电路简单,可靠性好,实时性也能得到保证。

图3　EEPROM 25AA320接口电路213　数据通信在目前应用的电机保护装置中,基于热继电器的保护和基于晶体管集成电路的保护之所以逐渐被淘汰,主要是它们不具有通信接口,不能和其他系统通讯,形成了“信息孤岛”,与目前生产现场信息化、网络化趋势的要求相矛盾。

基于普通单片机的电机保护装置一般都具有通信接口,主要是RS232或RS485接口,尤其以RS232接口居多,虽然在一定程度上缓解了以上所述的矛盾,但目前在应用电机保护装置比较集中的地方(如火电厂、大型泵站),现场级大多采用现场总线的通信方式,特别是C AN 总线,在这种情况下,具有RS232或RS485接口的基于普通单片机的电机保护装置就很难满足要求,T MS320F2812不仅集成了完全符合RS232标准的双通道串行接口,而且集成了C AN 总线模块。

文中所述的基于T MS320F2812的高压电机保护装置同时提供了RS232通信接口和C AN 总线接口,完美地解决了保护装置与其他系统的通信问题。

T MS320F2812中集成的C AN 总线模块是增强型C AN (eC AN )模块,支持C AN 技术规范210B ,最高达1Mbps 速率,并带光电隔离;在基于T MS320F2812的电机保护装置中,设计提供C AN 总线接口是在集成的eC AN 模块的基础上,外扩了TI 公司的313V C AN 总线收发器S N65H VD232,相关电路如图4所示。

图4　C AN 总线收发器S N65H VD232接口电路3　软件设计概述传统单片机的开发系统构成大致如下:将仿真器和目标板相接,仿真器代替目标板上CPU 的功能,将应用程序通过与PC 相接的电缆下传到仿真器并运行。

DSP 的开发和传统单片机的开发有较大的区别,现存DSP 芯片基本上都设计了J T AG 接口(J T AG 接口根据IEEE114911标准而设计的边界扫描电路,专门用于完成仿真和测试的一套硬件电路),TI 公司在原有IEEE114911标准的基础上又进行了扩充,通过J T AG 接口可以实现引脚连通性检验、外围运行检验、访问片内所有资源、在线仿真、程序下载、厂家测试等。

DSP 开发装置中所说的仿真器完成的功能是并行口数据格式向J T AG 接口格式的转换;与传统意义上用仿真器暂时去取代CPU 的方式不同。

TI 公司针对DSP 软件开发和仿真调试已经推出了基于不同内核的综合开发平台CCS (C ode C om 2poser Studio ),针对2000系列内核DSP 的综合开发平台是CCS2000,它支持标准C 语言、汇编语言和算术助记语言,另外DSP —BI OS 的使用和实时数据交换提供了方便快捷的开发环境。

基于T MS320F2812的高压电机保护装置的软件开发和仿真调试选用的是CCStudio V2.02,采用标准C 语言作为程序设计语言,其编译效率和直接用汇编语言已经没有太大的差距,并且由于在电机保护算法中要运用到大量的浮点运算和三角运算,而TI 公司提供的浮点运算库I QMath 可以在标准C 程序中直接调用,对于普通的浮点乘法运算,其执行周期为20个时钟周期左右,三角函数运算的执行周期用40多个时钟周期,最为复杂的开方运算执行周期也只用60个时钟周期,运算效率相当高,当系统工作频率在150MH z 时,这些浮点运算耗时相当少,有利于提高系统的实时性。

4　功能设计基于T MS320F2812的高压电机保护装置可实现启动保护、电流速断保护、过流保护、负序电流保护、热过载保护、零序过流保护和低电压保护等主要保护功能。