基于DSP技術(shù)的煤礦電機(jī)控制應(yīng)用

鄧英浩

摘 要：本文主要介紹了電力電子技術(shù)飛速發(fā)展下出現(xiàn)的一種高速微處理器DSP，從DSP的優(yōu)點(diǎn)、芯片以及工作原理等多方面進(jìn)行了介紹，闡述了這一技術(shù)在煤礦電機(jī)控制中的應(yīng)用以及產(chǎn)生的影響，希望能夠?qū)γ旱V產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)有所幫助。

關(guān)鍵詞：DSP技術(shù)；煤礦電機(jī)；控制；應(yīng)用

煤礦電機(jī)在運(yùn)行中，很容易產(chǎn)生一些故障，為了保障電機(jī)的高效運(yùn)行，很多企業(yè)在一些技術(shù)的運(yùn)用上在逐步體驗(yàn)新型的科技產(chǎn)品。目前，隨著電子科技的不斷發(fā)展，我國正逐步走入數(shù)字化的時(shí)代。煤礦電機(jī)的工作狀態(tài)已經(jīng)和以前大不相同，在工作效率上也得到了很大的提高。數(shù)字信號(hào)處理器憑借其簡單的結(jié)構(gòu)、便于靈活控制等特點(diǎn)正在被廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)生活當(dāng)中來。因此，數(shù)字信號(hào)處理器憑的高性能、低成本等強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)被迅速突顯出來，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了普遍的認(rèn)可。

一、DSP的特點(diǎn)介紹

DSP是一種高速微處理器，作為科技時(shí)代進(jìn)步的衍生產(chǎn)物，不僅具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理功能，還具有較強(qiáng)的控制功能以及管理能力，特別突出的是，DSP處理器處理速度和精度都是比較高的。而且采用片內(nèi)程序空間和數(shù)據(jù)空間分開的獨(dú)特方式，就算在高速運(yùn)行的狀態(tài)下，同樣能夠取指令和操作數(shù)，還允許程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行相互的數(shù)據(jù)傳送。DSP微處理器內(nèi)部存在多條內(nèi)部總線，所以在功能操作上能夠?qū)崿F(xiàn)更多的功能。

二、DSP高速微處理器的常用芯片介紹

（一）TMS320F2812。TMS320F2812是具有強(qiáng)大的事件管理器模塊的多位定點(diǎn)的芯片，具有定時(shí)、比較、捕獲等功能。每個(gè)比較單元都能夠輸出互補(bǔ)的PWM波形，同時(shí)還具有正交編碼脈沖電路，利用兩個(gè)事件管理器模塊的相互合作，驅(qū)動(dòng)三相全橋電路的運(yùn)行。

（二）CPLD。CPLD是一種復(fù)雜可編程邏輯器件，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，規(guī)模較大，但是有較好的通用性，運(yùn)行速度和靈活度也是比較快的，在使用方面，不需要完全精通內(nèi)部器件，只要會(huì)使用軟件語言對(duì)硬件功能進(jìn)行編程即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。在一些運(yùn)算以及邏輯組合方面的問題上，CPLD更加能夠發(fā)揮出其資源豐富的優(yōu)勢(shì)，因此在數(shù)字類應(yīng)用過程中CPLD具有一定的優(yōu)勢(shì)。

三、DSP高速微處理器的工作原理

DSP微處理器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生PWM信號(hào)和電流環(huán)控制。微處理器能夠接收模擬信號(hào)，并且將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，在對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行刪除、強(qiáng)化、修改等操作，并且能夠在系統(tǒng)芯片中實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到模擬數(shù)據(jù)的解譯。DSP高速微處理器能夠進(jìn)行軟件編程，而且指令的運(yùn)行速度也是相當(dāng)快速的。

SVPWM控制原理是一種較為新穎的控制方式，利用三相電壓中三相功率逆變器的功率開關(guān)的特定開關(guān)模式產(chǎn)生PWM波，能夠保證輸出波形盡可能的接近理想狀態(tài)下的波形，這樣的控制方式使得電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)降低，提高了電壓的利用率，更加體現(xiàn)出數(shù)字化處理的優(yōu)勢(shì)。

四、DSP技術(shù)在煤礦電機(jī)控制中的應(yīng)用

（一）硬件部分。DSP技術(shù)在煤礦電機(jī)控制的運(yùn)用上采用的是新型的控制芯片，一般采用TMS320F2812電機(jī)來控制。煤礦電機(jī)的相電流經(jīng)信號(hào)反饋被收集到ADC通道，通過光電編碼器對(duì)信息進(jìn)行接收，然后就能求解出電機(jī)的運(yùn)行速度。根據(jù)DSP技術(shù)在電機(jī)運(yùn)行中的作用，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)調(diào)控的結(jié)果，形成最終的PWM波形信號(hào)，進(jìn)而控制逆變器的閉合，可以有效的調(diào)節(jié)煤礦電機(jī)的運(yùn)行和調(diào)節(jié)。硬件芯片采用32位的TMS320F2812高速數(shù)字信號(hào)處理器，擁有較高的工作頻率，并且開發(fā)板上還設(shè)置有通信接口，可以實(shí)現(xiàn)礦井下的信息通信，讓用戶更方便的使用。

（二）軟件部分。煤礦電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分無非就是編程，主要包括主程序和中斷子程序兩大部分，主程序包括系統(tǒng)初始化，定時(shí)器和CPU的中斷，定時(shí)器以及其他模塊參數(shù)的初始化等。中斷子程序主要包括ADC模塊，逆轉(zhuǎn)換模塊，速度求解模塊以及SVPWM模塊等。實(shí)現(xiàn)軟件的各個(gè)模塊的編程，才能夠保證硬件功能的實(shí)現(xiàn)，突顯出DSP技術(shù)在煤礦電機(jī)控制中的重要作用。

（三）有助于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。DSP技術(shù)的運(yùn)用能夠使煤礦電機(jī)在運(yùn)行過程中，在速度和負(fù)載給定的情況下，顯示出運(yùn)行的狀態(tài)，另外DSP技術(shù)還對(duì)電機(jī)的運(yùn)行具有一定的保護(hù)作用，控制電路采用光電隔離的方式，能夠起到良好的保護(hù)功能。在電流檢測(cè)和速度測(cè)量等方面同樣是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來更加規(guī)范化，提高了精準(zhǔn)度。

總結(jié)：總而言之，DSP技術(shù)以其自身優(yōu)越的性能得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，在不斷的實(shí)踐應(yīng)用過程中，DSP高速微處理器的功能也得到了不斷的提升。DSP技術(shù)以超強(qiáng)的信號(hào)處理能力和邏輯運(yùn)算能力，在煤礦電機(jī)的控制盒保護(hù)中得到了良好的應(yīng)用，另外，這一技術(shù)是具有很強(qiáng)大發(fā)展?jié)摿Φ?，在其他領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)中，也會(huì)得到合理的應(yīng)用。DSP微處理器運(yùn)用自身靈活性的特點(diǎn)提高了整個(gè)煤礦控制系統(tǒng)的性能，精準(zhǔn)的計(jì)算功能也為煤礦的安全提供了保障，在煤礦生產(chǎn)中得到合理的運(yùn)用，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

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