直流无刷电机智能控制系统的研究

2017-12-02安徽理工大学冯金铃

电子世界 2017年22期

安徽理工大学张玲冯金铃王强

直流无刷电机智能控制系统的研究

安徽理工大学张玲冯金铃王强

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。

直流无刷电机；传感器；DSP芯片；换向器；电刷

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，本论文以TMS320F283365型DSP作为系统核心，设计了一种基于该DSP的直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

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

3.1 TMS320F28335简介

该设计选用TI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，在电机领域中大显身手。

3.2 PWM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ePWMxB。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ePWM1A和ePWM1B、ePWM2A和ePWM2B、PWM3A和ePWM3B。

3.3 信号检测模块

本系统的电流比较小，选用串采样电阻的方法。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HCNR200，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。