直流无刷电机智能控制系统的研究

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1、直流无刷电机智能控制系统的研究张玲冯金铃王强安徽理工大学摘要：论文设计了一种基于该DSP的直流无刷电机智能控制系统，并进行了硬件电路设计与软件设计。该设计的最大特点是利用电力电子器件组成控制换向电路代替了以往的换向器和电刷组成的机械接触结构。这使得永磁无刷直流电动机换向过程中不会产生火花，提高了电机的使用寿命，使得运行更加可靠，维护更加方便。关键词：直流无刷屯机;传感器;DSP芯片;换向器;屯刷;1引言传统的异步电动机体积较大、功率因数及过载能力比较低，高噪声、使用寿命短、耗电量高等缺点正逐渐被人们所摒弃，木论文以TMS320F283365型DSP作为系统核心，设计了一种基于该DSP的直

2、流无刷电机智能控制系统，直流无刷电机的磁场建立是在电机定子上装有永磁体结构，不需要外界能量即可维持其磁场，其凭借着机械结构简单、运行高效率低噪声以及高可靠性的优点，其应用前景非常广阔。2总体设计该设计包括独立按键、显示、电压电流检测、驱动电路、直流无刷电机及供电电源模块，该系统的总体设计方案如图1所示。图1该系统的总体设计方案下载原图首先，霍尔传感器检测到无刷直流电机内的转子位置信息后，将其送至驱动电路的信号处理单元，进行隔离、滤波后，再将其送至DSP的CAP（捕获单元）引脚端，DSP对CAP端捕获到的信号进行处理判断得到当前直流无刷电机内的转子位置，DSP再通过PWM波输出端输出相应属

3、性的PWM波至驱动电路中的三相全桥驱动电路中，控制MOSFET管通断，给无刷直流电机进行电子换相，使其转子继续转动，下一时刻霍尔传感器又检测到无刷直流电机内的转子位置后，重复上述过程，电机则连续不断地运转。电流、电压检测电路采集电机电源和流出电机绕组的电流，进行一定处理，送入DSP的ADC模块，判断是否发生过流、过压情况，若有，则关闭DSP发出的PWM波，停止电机运转。3硬件设计3.1TMS320F28335简介该设计选用TT公司C2000系类中的TMS320F28335芯片，其芯片内外设资源可以说是专门为电机控制需求所设计，其核心运行的150MHz频率完全满足电机高精度的控制要求，在电

4、机领域中大显身手。3.2PWM缓冲隔离模块F28335的ePWM模块有6个ePWM子模块，每个通道由两个PWM输出组成:ePWMxA和ePWxBo驱动控制电路中的三相全桥电路中有6个功率开关管，而且每个桥臂上的两个功率开关管的控制信号是相关的，控制信号分别为cPWM1A和cPWM1B、ePWM2A和ePWM2B、PWM3A和ePWM3B。3.3信号检测模块木系统的电流比较小，选用串釆样电阻的方法。采样电阻两端的电压经过有源滤波，放大后经过隔离后送入模数转换器A/D,通过A/D采样来获得电流的大小。直流母线电压通过电阻分压，然后经过初级运放进行信号放大与去除噪声，再输入线性光耦HCNR20

5、0,实现信号隔离，最后经过末级运放后输入到28335的A/D模块中，通过A/D采样就能知道此时母线电压的大小，进而用来进行过压或者欠压的检测等。4软件设计直流无刷电机控制系统的软件功能主要根据霍尔传感器提供的信号进行直流无刷电机换相工作，再进一步根据PID控制策略对电机进行转速控制，在整个系统运行过程中，又要时刻检测直流无刷电机定子电流、电压是否发牛过流、过压情况，同时独立按键要响应外部来的屮断操作，LCD显示整个系统的运行状态。5结论本设计采用模块化的设计方法，设计岀了以DSP为系统核心的直流无刷电机控制系统。该系统具有以下优点：仃)系统简单稳定，使用方便；(2)系统功耗低、可靠性高，

6、效率高；(2)使用模块化设计，C语言编程，可移植性强；(3)采用电子换相使得永磁无刷直流电动机换向过程屮不会产生火花，提高了电机的使用寿命，使运行可靠，维护方便。参考文献[1]刘金琨•智能控制[M].电子工业出版社，2014.[2]骆传旺.高速无刷直流电机的无位置传感器控制系统研究[D].华中科技人学,2014[3]王瑞玲•无刷直流电动机调速算法及启动电路研究[D]•郑州大学，2010.