基于数字信号控制器的无刷直流电机控制器

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1、永磁电机专题基于数字信号控制器的无刷直流电机控制器张冉王秀和朱长青（山东大学，济南250061）摘要无刷直流电机的良好特性与其控制器的性能密切相关。介绍基于Microchip公司的数字信号控制器（DSC）dsPIC30F2010设计的300V无刷直流电机的控制器，阐述了利用这种DSC控制无刷直流电机的原理，详细介绍了该控制器的硬件结构与软件流程。实验结果证明了该控制器的可行性。关键词：数字信号控制器；无刷直流电机；控制器TheControllerforBrushlessDCMotorBasedontheDigitalSignalControllerZhang

2、RanWangXiuheZhuChangqing(ShandongUniversity，Ji’nan250061)AbstractGoodperformanceofbrushlessDCmotoriscloselyrelatedtothecharacteristicsofthecontroller.ThedesignofcontrolsystembasedonMicrochipdigitalsignalcontrollerdsPIC30F2010for300VbrushlessDCmotorisintroduced.Theprincipleofcontrol

3、lingbrushlessDCmotorusingtheDSCisanalyzedandthehardwareandthesoftwareflowofthecontrolsystemarepresentedindetail.Experimentalresultscertifythefeasibilityofthecontroller.Keywords：digitalsignalvontroller；brushlessDCMotor；controllerSignalController）综合了单片机与DSP的出色性能，1引言是嵌入式器设计的理想单芯片选择。本文

4、介绍了基无刷直流电机具有与普通直流电机相似的线性于一款数字信号控制器dsPIC30F2010设计的永磁机械特性和转矩/电流特性，在较高的转速下仍具有无刷直流电动机控制器，并通过负载实验验证了该较高的可靠性，其良好的工作特性与无刷直流电机控制器的可行性。控制器的性能密切相关。传统的无刷直流电机的控[2]2dsPIC30F2010器件概述制器主要有两类，一类是专用控制集成电路，如Motorola公司的无刷直流电机控制器MC33035和dsPIC30F2010数字信号控制器以16位单片机[1]电子测速器MC33039，专用集成电路结构简单、作为其内核，具有强大的外

5、设和快速中断处理能力，成本低廉，但是复杂的控制策略和算法难以通过硬并融合了管理高速计算活动的DSP功能，28引脚的件实现；另一类控制器是以单片机或者DSP为控制低引脚数封装形式使其成为电机控制领域的理想选核心的无刷直流电机控制器，单片机外设丰富、中择。它具有以下主要特性：断处理能力强，但是软件编程实现复杂的数学运算（1）改进的哈佛结构和最大30MIPS的指令执需占用大量的程序空间，DSP计算能力强，但其引行速度使程序代码的执行效率更高，优化的C编译脚数目多，控制较复杂。指令集，使控制程序的编写、调试和运行更加方便Microchip公司的数字信号控制器DSC（

6、Digital快捷。2007年第10期41永磁电机专题（2）16位宽的数据总线提供8位单片机两倍个霍尔元件间隔60°电角度。图2为三相霍尔位置的数据处理能力和速度，12K程序存储器提供了比信号的波形，根据在不同时刻相绕组的通电情况，传统单片机更大的程序空间，可擦写10万次的增强分为6个工作区间，每个区间为60°电角度，在每型闪存程序存储器使软件与硬件的结合更加方便。个工作区间内有特定的两相绕组通电，图中给出了（3）与传统单片机软件编程相比，DSC中两每个工作区间内霍尔位置信号编码和功率开关导通个40位宽的累加器和17×17位单周期硬件乘法器使状态。复杂的控制

7、策略和算法的实现更加快速。（4）具有一个转换速率为500Ksps的10位模数转换器（A/D）和三个16位定时/计数器，丰富的外设满足了电机控制的各种要求。（5）具有一个专用的电机控制MCPWM模块，该模块有6个具备3占空比发生器的PWMI/O引脚，16位精度。可以通过软件编程实时更改PWM频率并且使其分别工作于互补或者独立的输出模式以及边沿和中心对齐模式，另外还可以实现手动输出控制。用于互补模式的死区时间控制可以避免驱图260°无刷直流电机霍尔位置信号波形动电路的直通故障。PWM特殊事件触发器实现了从图2中可以看出，三相霍尔位置信号可以构PWM与A/D转换的

8、同步。成一个三位二进制编码，每个二进制编码代表了转3