基于DSP的直流无刷电机控制系统设计(15)

基于DSP的直流无刷电机控制系统的设计

斩波器的开关器件过去用的较多的是普通晶闸管，他们本身没有自关短能力，因而限制了斩波器的性能；目前斩波器大多采用技能控制起到同又能控制其关断的全控型器件，如功率晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、场效应管(MOSFET)绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。电力晶体管的有点事饱和压降低，载流密度大，但是去顶电流较大。电力场效应管使用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的一个显著特点是驱动电路简单，驱动功率小，开关速度快，工作频率高，但是电力MOSFET的电流容量小，耐压低，导通压将大，使用与小功率电力电子装置。由于功率场效应晶体管(Power MOSFET)是一种单极性电压控制器件，具有开关速度快，高频特性好，输入阻抗高，驱动功率小，热稳定性优良、无二次击穿问题、安全工作区宽和跨导线性度高等显著特点，因而在各类中小功率开关电路中得到了广泛的应用。

在本控制系统中是用功率 MOSFET 管作为功率开关器件。功率开关器件的选取非常关键，如果选择的功率管容量、耐压过大，则将大幅增加控制系统的成本；如果功率管的耐压及电流容量偏小，则在工作过程中经常无端出现管子烧毁的现象。本系统选择IR公司的IRF2807 作为功率开关器件。

要驱动一台三相无刷直流电动机，DSP主控单元需要检测电机定子电流信号和转子位置信号，并为驱动板提供六路PWM驱动信号，因此，控制一台无刷直流电动机，至少需要6个PWM输出，两路ADC转换，三个捕获单元。对于TMS320LF2407A DSP处理器，由于其有两个事件管理器(EVA 和EVB)且每个事件管理器都有3个捕获单元并可以输出6路 PWM，所以只需选中该芯片的任一事件管理器即可为一无刷直流电动机提供控制信号。电动机控制器的DSP控制单元电路中事件管理器EVA 中的三个捕获单元CAP1-CAP3用来检测电机的霍尔信号，计数时基由EVA定时器2产生，PWM1-PWM6用来输出电机的六路PWM脉冲，时基由EVA定时器1产生；PDPINA为电机故障保护信号输入端，当电机过流或有其它故障时，如使该信号变为低电平，则DSP会自动封锁输出的六路PWM脉冲，防止电机出现故障。 7.保护电路的设计 (1) 过流保护

电流检测电阻R送出的信号接入 IR2130的过电流检测输入端ITRIP，当主驱动电路发生过流或直通时，ITRIP端电压高于0.5V，IR2130 内部保护电路使其输出驱

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硬件系统设计

动信号全为低电平，从而使被驱动的MOS管全部截止，保护了功率管，同时IR2130 的FAULT引脚变为低电平，该引脚所接发光二极管进行故障报警，还将低电压信号通过三极管传到DSP芯片的PDPINA引脚，复位DSP芯片，封锁脉冲的输出。 (2) 光耦隔离

在无刷直流电动机控制系统中，当某个元器件或某一部分电路出现故障时，为了使其它部分电路能够正常的停止运行而不受到损坏，需要加一些隔离电路。本控制系统中采用了高速光电隔离器件 6N137。其中6N137的2为输入引脚，输入的高电平为 5V，接入250Ω的限流电阻，以限制输入电流在20mA，引脚6为输出端，加上1KΩ的上拉电阻。此外，6N137两侧的地不应相通，这样才能起到隔离的作用。

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基于DSP的直流无刷电机控制系统的设计

6 软件系统的设计

控制系统要正常工作，仅有硬件部分是不够的，还需要软件部分配合才能构成一个完整的控制系统。软件设计、硬件设计、控制算法的设计及系统调试是一个交互的过程。无刷直流电机转速控制系统的软件设计是根据控制系统的总体设计思想、TMS320LF2407A基本特点和DSP软件开发过程来进行的。本章首先介绍了程序设计时系统存储空间的分配方案，接着终点论述了软件系统设计方案和系统程序模块的划分，随后详细给出了各个功能模块的具体实现，包括控制信号检测程序，SPWM的生产、非线性积分PID算法的实现、转子位置的译码等，最后还简要介绍了软件可靠性的设计。

6.1程序设计思想

控制程序的功能

(1)若采用手动控制，检测控制板的电机起停、正反转、速度控制命令、控制电机运转、并通过发光二极管只是电机的运转状态。

(2)完成传感器信号检测，并对检测的传感器信号进行译码，产生驱动功率全桥电路的信号逻辑，使电机运转.

(3)根据获得的电机转速的设定值以及从传感器信号测得的电机的实时转速，用非线性积分PID算法计算出电机的转速控制量，从而调节电机的转速，使电机的转速跟随转速的设定值。 …… 此处隐藏：126字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……