一、DSP技术的概念
DSP技术是英语digitalsignalprocessing的简称,即数字信号处理。其是一门涉及了电子信息技术和计算机技术以及应用数学等多门学科的新兴技术。其应用十分广泛,概因其强大的数据处理能力和数据分析能力,其被广泛的运用在各个生产领域,DSP同样也包含了数字信号处理芯片,其是由数字信号处理器和DSP定了控制器等多个子系统组成。数字信号处理器是针对数字信号进行高速运算的专用处理器,其主要特点是速度快且功耗低,数字信号处理器也是最为人们所熟知的一个部分。如数字通信和图像处理都是借助强大的数字信号处理器,世界上第一台DSP芯片是由1982年美国德州仪器公司所研发生产,这标志数字信号大规模处理时代的到来。而DSP定点控制器最为常见的则是关于GPS的运用。总而言之,经过多年的发展,DSP技术已经是一种相当成熟的信息技术,其在信息时代的地位会越来越重要,并且将引导世界未来经济的发展和技术的改革。
二、DSP技术的特性
DSP技术的特性主要体现在以下几个方面:其一是强大的数据处理能力意味着DSP技术能够及时的处理规模巨大的数据流,能及时的分析管理过程中各种数据的变化以及异常;其二是随着科学技术的发展,电机的生产构造也发生了深刻的变化,而基于数据时代的到来,只有DSP技术才能满足新型电机的工作需求;其三是DSP技术的集成化与系统化为电机的日常运行提供了安全保障。对于传统电机而言,周边环境的干扰和变化都会影响到电机的运转和效率,而DSP技术则是受外界环境的影响较少,能够较为稳定的实现对电机数据的监控与管理。同时,集成化的构造能促使DSP技术在处理电机所有数据的采集和分析的过程中,显得更加便捷和高效。
三、DSP技术在煤矿电机控制与保护中的应用分析
3.1DSP技术在煤矿电机中软件部分的应用
煤矿电机控制系统的软件部分无非就是编程,主要包括主程序和中断子程序两个部分,主程序包括系统初始化,定时器和CPU的中断,定时器以及其他模块参数的初始化等。中断子程序主要包括ADC模块,你转换模块,速度求解模块以及SVPWM模块等。实现软件的各个模块的编程,才能够保证硬件功能的实现,突显出DSP技术在煤矿电机控制中的重要作用。
3.2DSP技术在煤矿电机中硬件部分的应用
DSP技术在煤矿电机控制的运用上采用的是新型的控制芯片,一般采用TMS320F2812电机来控制。煤矿电机的相电流经信号反馈被收集到ADC通道,通过光电编码器对信息进行接收,然后就能求解出电机的运行速度。根据DSP技术在电机运行中的作用,对电机进行调节。根据调控的结果,形成最终的PWM波形信号,进行控制逆变器的闭合,可以有效的调节煤矿电机的运行和调节。硬件芯片采用32位的TMS320F2812高速数字信号处理器,拥有较高的工作频率,并且开发板上还设置有通信接口,可以实现矿井下的信息通信,让用户更方便的使用。
3.3有助于系统实现的特点
DSP技术的运用能够使煤矿电机在运行过程中,在速度和负载给定的情况下,显示出运行的状态,另外DSP技术还对电机的运行具有一定的保护作用,控制电路采用光电隔离的方式,能够起到良好的保护功能。在电流检测盒速度测量等方面同样同样是整个系统运行起来更加规范化,提高了精准度。
3.4矿井电机保护DSP的实现
DSP有着丰富的外接电路和强大的运算能力,这就为现当代化电力保护技术奠定了良好的发展基础,DSP技术的接口与编程十分方便,能够以数字技术为基础,可以实现不同数据的兼容,同时也有着良好的可重复性和稳定性。DSP系统是以数字技术为基础,受环境噪声、温度、湿度以及电磁场的影响很小,其性能也基本上不会受到元器件的影响。使用DSP系统的新型保护方式与传统的保护方式相比而言,能够实现堵转保护、电流速断保护、负序电流保护、及时限热过载保护、频繁启动保护、低压保护、接地保护、启动时间保护、过流保护等等,且这些保护均是建立在一种实时监控的基础上,可以及时的进行反馈。在整个系统中,使用了傅氏算法和自适应过电流保护方式,自适应电流保护可以根据负荷的变化来及时调整电流的数值,这样就能够体现出十分理想的灵活性。
3.5DSP系统在电机运行控制过程中的应用
在目前的交流及变频调速中,PWM系统的控制已经得到了十分广泛的应用,其中的核心技术正是正弦脉宽调制技术,该种技术的应用能够保证逆变压器的输出电压能够最大限度的与正弦波接近。其中,矢量脉宽调制技术的应用能够减少逆变器输出电压产生的谐波,减少发动机谐波的损耗,从而降低转矩脉动。其中,DSP在电机控制中应用最多的就是完成复杂的矢量控制算法,控制好整流器和逆变器的输出,从而对电机进行全面系统的控制。
3.6矿井电机保护中的DSP实现
DSP具有强大的运算能力和丰富的外围接口电路,这些使其成为电机保护装置的最佳选择。它的出现为现代化的电机保护技术提供了发展平台,使大量而且复杂的信号处理成为了可能。以DSP为核心的数字信号处理系统具有如下优点:一是接口和编程方便。DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统都是相互兼容。另外,DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。二是稳定性和可重复性好。DSP系统以数字处理为基础,受环境温度、湿度、噪声、电磁场的干扰和影响较小,可靠性高;数字系统的性能基本不受元器件参数性能变化的影响。三是系统计算精度高。四是集成方便。DSP系统中的数字部件有高度的规范性,便于大规模集成。系统的上述特点进一步的巩固了DSP在矿井电机保护中的地位,由于MCU(单片机)优秀的控制能力,使它在电机保护领域和具有超强运算能力的DSP完美的结合了。这种DSP与MCU组成的双CPU结构的井下电动机保护系统,可以说为电机保护技术指明了一个发展方向。就目前所出现的这些装置来看,DSP芯片在系统中主要负责数据采集、计算、故障诊断、通讯和故障记忆等。
结语:
综上所述,随着信息时代的到来,为了有效、可靠地保护煤矿所用电动机,用DSP技术设计了煤矿电动机控制系统。DSP超强的信号处理能力和计算能力的合理结合,可以很好地应用于电机控制和保护过程中。因此,将DSP技术应用于煤矿生产的各个环节,有效地促进了煤矿的安全生产、自动化生产和智能化生产,使煤矿生产得到合理利用,创造了更多的经济价值和社会价值。
参考文献:
[1] 张雄飞.DSP技术及其在煤矿电机控制与保护中的应用[J].中国机械,2013,(7):23-24