基于DSP的两相无刷直流电机转速控制系统

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1、韩瑞等:基于DSP的两相无刷直流电机转速控制系统基于DSP的两相无刷直流电机转速控制系统韩瑞,赵创社,刘建伟,刘晓伟(西安应用光学研究所陕西西安710065)摘要:介绍一种基于DSP的高速两相无刷直流电机控制系统。针对目前大部分电机伺服系统仍使用传统有刷电机的情况,通过使用数字信号处理器和大规模可编程逻辑器件,进行无刷直流电机的数字化控制。分析无刷直流电机系统的原理和特性,详细介绍系统的组成、功能。针对该系统中实时控制处理的要求,在体积和功耗受到限制的条件下,提出一种基于DSP+CPLD的电机控制方案。使用T

2、MS320F2812和EPM7128S作为主控制芯片,软件设计使用DSPC语言编写。系统联调实验结果表明,该系统具有较好的鲁棒性、精确性,改善了电机的调速性能。关键词:无刷直流电机;锁相环;反电势法;无位置传感器;DSP中图分类号:TM301.2文献标识码:A文章编号:1004—373X(2009)13—126—03SpeedControlSystemofTwo——phaseBrushlessDCMotorBasedonDSPHANRui,ZHAOChuangshe,LIUJianwei,IIUXiaowei

3、(XianInstituteofAppliedOptics,Xian,710065,China)Abstract:ThispaperintroducesahighspeedtWO—phasebrushlessDCmotorcontrolsystembasedontheDSP.Byfocu—singonthesituationwhichtraditionalbrushDCmotorarestillusedinmostservoarea.throughtheuseofdigitalsigna1pro—eessor

4、andcomplexprogrammablelogicdevice,thedigitalcontrolofbrushlessDCmotorisrealized.Firstlyitanalyzestheele-mentsandcharacteristicofthesystem.Secondlyaimingattherequireoftea1一timeprocessingofcontrolwiththe1imitofvolumeandpower,akindofmotorcontrolprojectwhichisr

5、econfigurabtebasedonDSP+CPIDisproposed.ThesystemusesTMS320F2812andEPM7128Sasmaincontrollers.TheprogramofDSPiswrittenthroughClanguage.Theexperimentalre—sultshowsthatthesystempresentshighrobustnessandgoodaccuracyandimprovesspeedabilityofthemotor.Keywords:brus

6、hlessDCmotor;phase—lockedloop;backEMFmethod;positionsensorless;DSP0引言稀土永磁无刷直流电机采用高性能的稀土永磁材料和非接触换相技术,体积小,效率高,无电火花,工作可靠,同时又具有类似普通直流电动机的调速性能,广泛应用于航空航天、精密仪器和工业控制自动化等领域。无刷直流电机[1]采用电子换相装置,没有机械电刷;采用永磁体转子,没有激磁损耗;发热的电枢绕组置于外围,的定子上,散热性好,效率高,过载能力强,无换相火花,在高转速领域尤为适合,是高速电

7、机的一个重]一吾量]]+兰簪]pi]+;]点发展方向。目前,在一些特殊领域,对电机体积、连线数目以及可靠性等方面有着严格要求,在这些场合,无位置传感器无刷直流电机(BLDcM)就成了理想的选择。课题利用DSP,CPLD等数字化设计技术构建了一个体积较小的高转速、高可靠性电机转速控制系统。系统采用两相无刷直流电机,以无位置传感器方式,用电机绕组的收稿日期:2008—12—191262009年第13其月第300器,EPM7128S(cPLD)接收电机绕组的反电势产生控制4组功放开关的导通信号。电机有A,B两个绕组

8、,两个绕组依次正、反导通,按照A一百一一百的顺序连续给定子绕组通电,则转子就以一定的转速顺时针旋转。图1无刷直流电机等效电路模型定子绕组产生的电磁转矩表达式为:一通过气隙传到转子的功率一转子的机械角速度!垒垒±鱼±(2)(永磁无刷直流电机转子运动方程为:Te—TL—J等一dn(3)式中:为电磁转矩;T为负载转矩;B为阻尼系数;为电机机械转速;J为转动惯量。图3控制系统硬件连接框图控制系统的DSP核心

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