基于DSP的无传感器无刷直流电机控制系统的设计

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文基于TMS320LF2407DSP芯片对无传感器的无刷直流电动机控制系统进行了设计，详细讨论了在去掉传感器的情况下无刷直流电机的如何实现换相以及速度提取的问题，并且进行了相应的系统硬件、软件设计。文中首先综述了目前国内外无刷直流电机的使用情况，简要介绍了几种无传感器无刷直流电动机的控制策略和实现方案，并且对各种方案进行了比较。并对系统所选DSP控制芯片的结构和特点做了介绍。针对在去掉传感器的情况下如何实现正确换相、如何进行速度提取等问题，本文结合DSP芯片高速的处理能力和丰富的片上资源，对原有的一些处理方法进行了改进，进行了相应软件的设计。

2、本文主要通过反电势过零时刻的检测算法对转子的位置进行检测，并进行了300电角度的换相延时，以实现电机的正确换向。针对电机的起动时反电势比较小的情况，进行了开环起动程序的设计，主要实现转子预定位、加速、换相方式切换这样三个过程。在进入无传感器闭环控制方式时，则调用AD转换子程序对未导通相端电压进行检测，在AD转换完成中断服务程序中进行未导通相反电势大小以及对是否过零点进行判断。在有过零点出现时，则通过软件换相延时及延时相位补偿.通过对两次过零点信号的捕获定时，可以进行速度的计算，为速度调节提供反馈速度。本控制系统设计中采用PWM调制方式，通过对DSP片上资源事件管理器的设置，可以

3、产生一定载波频率、一定占空比的六路PWM波.在无传感器开环起动方式控制时，采用的是定频增宽的PWM调制方式，其中占空比的大小是通过程序来设置的;在无传感器闭环控制控制方式时，其中占空比的大小是根据电流调节器的输出结果来进行调解的;在PWM载波频率为20kHz的情况下，每4个PWM周期进行一次电流环调节，电流环的频率为5kHz，从而实现了高速电流环的设计。在系统硬件的设计中，由于采用片上资源特别丰富、处理能力特别强的DSP作为控制芯片;采用具有较高集成度、较高驱动能力的IR2130作为驱动芯片:由于同时进行了一些硬件软化的设计，所以整个系统硬件电路比较简单、结构比较紧凑，从而大大

4、提高了系统工作的可靠性。关键词无传感器控制;BLDCM:反电动势法;DSP哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThispaperstudiesthedesignofthesensorlesscontrolsystemforPMBLDCMusingTMS320LF2407DSP,discussesindetailthecurrentcommutationproblemoftheBLDCM,anddesignsthecorrespondinghardwareandsoftwarecircuit.Inthispaper,thedevelopmentofDCmotorcont

5、rolinourcountryandabroadissummarizedfirst,variouscontrolmethodsofpermanentmagnetbrushlessDCmotorareintroducedandcomparedinbrief.Simultaneously,thestructureandthecharacteristicofthehighcompositivechipTMS320LF2407DSPandIR2130areintroduced.Inordertorealizethecorrectcommutationandeasilyattainthe

6、speedofthesensorlessBLDCM,combinedwiththehighmanageabilityandtheabundantresourceonit,thispaperimprovesthecustomarycontrolmethod,anddesignsthecorrespondingsoftware.Inthispaper,theBack-EMFmethodisappliedtoscanthepositionsignalsoftherotor,thatis,byinspectingtheBEMF-crossing-zerosignals,thepivot

7、alrotorpositionsinagalsareobtained,thenafterdelaysforthirtydegree,thecorrectcommutationisrealized.SincetheBEMFisverylittleintheprocessofmotorstarting,theopen-loopstartmethodisusedtostartmotor,Itincludethreeprocessessuchasrotorpre-setting,variable-f