一种新型直流电机控制器

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1、一种新型直流电机控制器摘要：过去控制直流电机多由单片机完成，其不但接口繁琐，而且速度慢，不易在高温、高压等恶劣环境下工作。针对电压闭环和电流闭环直流调速系统的不足，采用数字信息化的方法，设计一种基于DSP控制器的通用电机调速系统，并将其应用于电动车驱动系统电机控制中。仿真结果表明，该系统工作稳定可靠，运行速度提高了60%以上，达到了设计要求。关键词：DSP；直流调速；电动车；PWM中图分类号：TN710?34；TP272文献标识码:A文章编号：10047373X(2015)12?0154?02以前控制直流

2、电机多由单片机完成。该方式缺点是接口繁琐、速度慢，且不易在高温、高压等恶劣环境下工作［1］。采用一种新型直流电机控制器一一DSP控制器解决了单片机控制的缺点，其具备很多优点，该控制器不仅具有面向电机的控制能力，同时它便于修改控制参数以及具有自诊断等功能［2］。1直流电机控制器硬件平台设计该调速系统主要由DSP芯片、脉宽调制电路、功率驱动电路、电机以及电流/电压传感器组成。TMS320LF2407是TI公司专门针对电机、逆变器、机器人、数控机床等控制而设计［3］，工作温度范围为-40〜125°C，针脚数为1

3、44,频率为30MHz，电源电压最大为3.6V，最小为3V。存储器容量RAM为5KB，接口类型为CAN、SCI、SPI，封装类型为剥式［4］。图1为基于DSP控制器结构框图。将传感器检测到的反映电机状态的电压、电流、转速信号传向DSP控制器A/D转换器［4］，经过模/数转换后的信号和它们相应的设定值经过DSP中的控制算法处理后，就产生一个PWM波的控制输出量［5］。PWM经济、节约空间且抗噪性能强，是一种值得使用的有效技术。这个PWM波输出量经过脉宽调制后加载到驱动电路中并调节电枢电流，直至直流电机调速系

4、统达到稳态。2软件控制2.1TMS320LF2407DSP控制软件TMS320LF2407DSP控制软件流程图如图2所示。对TMS320LF2407DSP的软件控制首先对寄存器进行初始化。过段时间后对输入、输出(I/O)口及模数(A/D)采样寄存器进行初始化，其次读取设定电流及细分数和E2PROM中电机转子初始位置。E2PROM是“电可擦除可编程只读存储器”，最后DSP的参数变量进行初始化，过段时间后取得ia、ib电流偏移量。同时中断启动，允许PWM输出控制量，并反复检测细分开关状态及记录转子位置。2.2

5、转子位置和速度检测位置检测不但用于换相控制，而且还能产生速度控制量。位置信号是通过3个霍尔传感器得到的，霍尔传感器根据霍尔效应工作的［6］。3测试结果与分析使用TMS320LF2407仿真器进行调试，实验电机采用永磁直流电机［7］，其参数如下：额定功率［P=20kW］,额定电压［UN=120V］,额定电流［IN=180A］,额定转速［nN=3000r/m】，电枢电阻［Ra=0.0184Q］。电L=0.128mH］,折算到电动机轴上拖动系统飞轮惯量［GD2=J=17.4N?m2］o电磁时间常数［Kt=6.9

6、6ms］，电势常数［Ke=0.0421V八r/m)］，转矩常数：［Km=0.4N?m/A］,机电时间常数［tm=20ms］。图3为PWM输出曲线，由4可知，在电流闭环作用下，电流迅速上升至指定值并稳定下来，直到电压上升到最大允许值。此后，电压稳定下来而转速继续上升，因此电流急速下降，直到与负载电流相等为止，这时基本达到稳态状态［9］4结语本文在电压闭环系统改进的基础上，构建了基于DSP控制的全数字直流PWM调速系统。将工业控制中普遍使用的算法用在DSP上可以很好的实现，可用于直流电机控制的PWM波形输出。

7、实验证明该系统控制准确且运行速度提高60%以上，电机转速平稳，在工业生产中可推广使用。参考文献［1］陈?Z华，李日隆，谢晓峰.基于专用控制芯片的直流电机控制系统P］.电机电器技术，2008(3)：25?28,［2］章玮，姚维，潘再平，等.数字信号处理器(DSP)在电机控制中的应用［■!］.中小型电机，2009，28(4)：33?35.［3］王晓明，王玲.电动机的DSP控制［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2004.［4］晏昌猛，潘俊民.基于DSP控制的无刷直流电机在电动执行器中的应用［」］.工业仪表与

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