基于DSP的无刷直流电动机控制系统

第24卷第2期2002年4月

电气传动自动化

ElectricDriveAutomationVol.24,No.2Apr.,2002

文章编号:1005—7277(2002)02—0012—03

基于DSP的无刷直流电动机控制系统

白雷石,杨华

(山东大学控制科学与工程学院,山东济南250061)

摘要:设计一种基于数字信号处理器DSP的无刷直流电动机控制系统。充分利用TMS320C240DSP外设接口丰富、运算速度快的特点,采用PWM方式,以霍尔传感器作为位置和速度传感器,实现对无刷直流电动机的位置与速度控制。

关键词:直流电动机;DSP控制器;PWM中国分类号:TM33

文献标识码:B

ControlsystemofBAILei-shiY(SchoolfolEnggUniversity,Jinan250061,China)

Abstrect:msystembasedonDSPisproposed.TheDSPisusedfullywhichhastheprichppinterfaceandfastspeed.ByutilizingPWMandusingHallsensorsasspeedandposition,thespeedandpositioncontrolofDCmotorsystemareimplemented.Keywords:DCmotor;DSPcontroller;PWM

1引言

随着大功率开关器件、集成电路及高性能的磁性材料的发展,采用电子换相原理工作的无刷直流电动机得到了长足进步。许多小型无刷直流电动机在应用时往往需要精确的速度控制,尤其在高速运行场合,对信号反馈控制灵敏度的要求更为严格。而传统的微处理器如MCS-51、96系列在实现控制时,由于本身指令功能不强,处理速度慢(μs级),乘除法所用周期过多,外围电路数据转换速度慢等缺点,使无刷电动机的性能得不到充分的发挥。

本系统以TMS320C240DSP器件为控制核心,充分利用C240的高速信号处理能力和电机控制优化的外围电路,具有控制精度高,抗干扰能力强且成本较低等优点,可以为高性能传动控制提供可靠高效的信号处理与硬件控制。本文探讨了无刷电动机的DSP控制系统和无刷电动机的控制策略,并进一步给出相关软件程序。

本系统采用PWM方式实现对无刷电动机的控制。其基本原理是交流输入经过整流、稳压后为逆变电路提供直流电源。转速给定由DSP的ADC口输入,经DSP片内的A/D转换单元将模拟信号转化为数字信号。根据给定的速度信号,DSP产生一定的PWM脉冲。通过调整PWM脉冲宽度控制功率管的开关时间,实现对无刷直流电动机的控制。一旦产生故障,可通过故障保护电路,封锁PWM

2系统总体方案设计

基于DSP的无刷直流电动机控制系统主要由

DSP接口电路、功率驱动电路、三相逆变、逻辑控制

电路及保护电路等组成,其控制系统硬件构成如图1所示。