直流無刷電機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究

1、直流無刷電機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究張玲馮金鈴?fù)鯊?qiáng)安徽理工大學(xué)摘要：論文設(shè)計了一種基于該dsp的直流無刷電機(jī)智能控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了硬件電路 設(shè)計與軟件設(shè)計。該設(shè)計的最大特點是利用電力電子器件組成控制換向電路代替 了以往的換向器和電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。這使得永磁無刷直流電動機(jī)換向過 程中不會產(chǎn)生火花，提高了電機(jī)的使用壽命，使得運(yùn)行更加可靠，維護(hù)更加方 便。關(guān)鍵詞： 直流無刷屯機(jī);傳感器;dsp芯片;換向器;屯刷;1引言傳統(tǒng)的異步電動機(jī)體積較大、功率因數(shù)及過載能力比較低，高噪聲、使用壽命短、 耗電量高等缺點正逐漸被人們所摒棄，木論文以tms320f283365型dsp作為系統(tǒng) 核心，設(shè)計了一種基于該d

2、sp的直流無刷電機(jī)智能控制系統(tǒng)，直流無刷電機(jī)的 磁場建立是在電機(jī)定子上裝有永磁體結(jié)構(gòu)，不需要外界能量即可維持其磁場， 其憑借著機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行高效率低噪聲以及高可靠性的優(yōu)點，其應(yīng)用前景非 常廣闊。2總體設(shè)計該設(shè)計包括獨(dú)立按鍵、顯示、電壓電流檢測、驅(qū)動電路、直流無刷電機(jī)及供電電 源模塊，該系統(tǒng)的總體設(shè)計方案如圖1所示。圖1該系統(tǒng)的總體設(shè)計方案下載原圖首先，霍爾傳感器檢測到無刷直流電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置信息后，將其送至驅(qū)動電 路的信號處理單元，進(jìn)行隔離、濾波后，再將其送至dsp的cap （捕獲單元）引 腳端，dsp對cap端捕獲到的信號進(jìn)行處理判斷 得到當(dāng)前直流無刷電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn) 子位置，dsp再通過pw

3、m波輸出端輸出相應(yīng)屬性的pwm波至驅(qū)動電路中的三相全 橋驅(qū)動電路中，控制mosfet管通斷，給無刷直流電機(jī)進(jìn)行電子換相，使其轉(zhuǎn)子 繼續(xù)轉(zhuǎn)動，下一時刻霍爾傳感器又檢測到無刷直流電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置后，重復(fù) 上述過程，電機(jī)則連續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)。電流、電壓檢測電路采集電機(jī)電源和流出電 機(jī)繞組的電流，進(jìn)行一定處理，送入dsp的adc模塊，判斷是否發(fā)生過流、過壓 情況，若有，則關(guān)閉dsp發(fā)出的pwm波，停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。3硬件設(shè)計3. 1 tms320f28335 簡介該設(shè)計選用tt公司c2000系類中的tms320f28335芯片，其芯片內(nèi)外設(shè)資源可以 說是專門為電機(jī)控制需求所設(shè)計，其核心運(yùn)行的150mhz頻率完

4、全滿足電機(jī)高精 度的控制要求，在電機(jī)領(lǐng)域中大顯身手。3.2 pwm緩沖隔離模塊f28335的e pwm模塊有6個e pwm子模塊，每個通道由兩個pwm輸出組成:e pwmx a和e pwx bo驅(qū)動控制電路中的三相全橋電路中有6個功率開關(guān)管，而且每個 橋臂上的兩個功率開關(guān)管的控制信號是相關(guān)的，控制信號分別為c pwm1a和c pwm1b、 e pwm2a 和 e pwm2b、 pwm3a 和 e pwm3b。3. 3信號檢測模塊木系統(tǒng)的電流比較小，選用串釆樣電阻的方法。采樣電阻兩端的電壓經(jīng)過有源濾 波，放大后經(jīng)過隔離后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d,通過a/d采樣來獲得電流的大小。 直流母線電壓通過電阻

5、分壓，然后經(jīng)過初級運(yùn)放進(jìn)行信號放大與去除噪聲，再 輸入線性光耦hcnr200,實現(xiàn)信號隔離，最后經(jīng)過末級運(yùn)放后輸入到28335的 a/d模塊中，通過a/d采樣就能知道此時母線電壓的大小，進(jìn)而用來進(jìn)行過壓或 者欠壓的檢測等。4軟件設(shè)計直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件功能主要根據(jù)霍爾傳感器提供的信號進(jìn)行直流無 刷電機(jī)換相工作，再進(jìn)一步根據(jù)pid控制策略對電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，在整個系 統(tǒng)運(yùn)行過程中，又要時刻檢測直流無刷電機(jī)定子電流、電壓是否發(fā)牛過流、過壓 情況，同時獨(dú)立按鍵要響應(yīng)外部來的屮斷操作，lcd顯示整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。5結(jié)論本設(shè)計采用模塊化的設(shè)計方法，設(shè)計岀了以dsp為系統(tǒng)核心的直流無刷電機(jī)控 制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：仃)系統(tǒng)簡單穩(wěn)定，使用方便；(2) 系統(tǒng)功耗低、可靠性高，效率高；(3) 使用模塊化設(shè)計，c語言編程，可移植性強(qiáng)；(4) 采用電子換相使得永磁無刷直流電動機(jī)換向過程屮不會產(chǎn)生火花，提高了 電機(jī)的使用壽命，使運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。參考文獻(xiàn)1 劉金琨智能控制m.電子