基于DSP的智能电机保护器设计

Aguilera

基于DSP的智能电机保护器设计 [复制链接]

      由于生产自动化及各种自动控制、顺序控制设备的出现，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，对电机实行有效的保护保证生产系统正常工作的一项重要任务。

       随着科学技术的发展，电机保护装置中逐渐使用了电子保护装置。在国外，目前电子保护装置已在电力系统和电机保护装置中获得了广泛应用，国内也开始推广。电子保护装置的优点是：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，可靠性好。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，非常适用电机信号的采集。为了实现对电机的可靠保护，提出了以TMS320LF2407的为核心，对过载、轻载、不平衡、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保护器。
1 系统基本原理和设计思想

     电机运行中常常会出现不正常的运行状态。些不正常的运行状态包括：过载、堵转、短路、轻载、不平衡、断相、过压、欠压和漏电。电机保护是在检测三相电压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)  设置各个数，由PC机发出控制信号；

   (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计算，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；

系统的硬件框图如图1 所示。CPU 选用TI 公司的TMS320LF2407，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
TMS320LF2407 也称为DSP 控制器，是TI 公司专门针对电机、逆变器、
机器、数控机床等控制而设计的[2-4]。TMS320LF2407 采用高性能静态CMOS
技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗；30MIPS 的执行速度使得
指令周期缩短到33ns（30MHZ），从而提高了控制器的实时控制能力。它包括了
两个事件管理器模块EVA 和EVB，能够实现：三相反相器控制；PWM 的对称和非
对称波形；3 个捕获单元；16 通道A/D 转换器。事件管理器模块适用于控制交流
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。

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2019-12-9 21:48 上传

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