无刷直流电机控制研究

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1、《电气自动化)2012年第34卷第3期电气传动和自动控制ElectricDrive＆AutomaticControl无刷直流电机的控制研究李利平，益斌，徐卫忠(上海711研究所，上海200090)摘一要：设计了一种采用TMS320LF2407DSP作为主控制器，集成IGBT作为功率驱动元件的无刷直流电机控制器，对电机转速和电流的双闭环PID调节。通过在跑步机上的试验表明该控制器调速性能好、响应快、精度高、扭矩大的特点。关键词：DSP；双闭环；PWM控制；HALL传感器[中图分类号]TM33[文献标志码]A[文章编号]

2、1000—3886(2012)03—0015—03DesignAndControl0fDOBrushlessMotorULi—ping，YIBin，XUWei—zhong(Shanghai711ResearchInstitute，Shanghai200090，China)Abstract：AkindofDCbrushlessmotorcontrollerwithTMS320LF2407asmaincontrollerandintegratedIGBTpowerdrivercomponentisdesigned-Dou

3、bleclosedloopPIDisappliedtocontrolthespeedandcurrentofmotor．Theresultofexperimentofshowthecontrollerdesignedhasgoodperformanceofspeedadjustability，quickresponse，highprecisionandbigtorque．Keywords：DSP；Doubleclosedloop；PWMcontrol；HALLsensorO引言数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可

4、以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式驱动器，控制定子无刷直流电机以其高效率、长寿命、低噪声以及较好的转速旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，一转矩特性等优点，在汽车、航天、家用电器等行业得到了较好的以达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够发展。由于成本及技术等要求，目前电动跑步机采用无刷直流电在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定机作为动力还是空白，受有关单位委托于研制出一种适合于大功的转速。直流无刷驱动器是通过将直流电压转换成3相电压来率(>150

5、0W)无刷直流电机调速的控制器，该控制器输入电压驱动电机。转换器一般由6个功率IGBT(Up／V#Wp／Un／Vn／范围位：AC110～230DC170～320，转速控制范围为200～4000Wn)(如图1)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。DSP控r／min，调速精度为3％。制器则提供PWM决定IGBT开关频率及换相的时机。直流无刷1系统组成及控制结构电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定在设定值而不1．1系统组成会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传该系统由控制部分和电机部分组成，系统框图

6、如图1所示。感器(H1／H2／H3)作为速度闭环控制，同时也做为换相的依据。控制部分主要由DSP处理器、集成IGBT功率驱动元件、HALL传2控制系统的硬件组成及功能感器的滤波整形以及人机接口等电路组成。而电机部分则在内控制系统的硬件主要由主控制器、人机接口、功率驱动、A／D部安装了能够感应磁场的HALL传感器。转换以及电源转换电路等部分组成。主控制器采用，Ⅱ的C2000型TMS320LF2407Al作为主控芯片，它的最高主频可以达到40MHz，采用增强型哈佛结构其存储空间可以通过三种并行总线进行访问，在给定的机器周

7、期里中央算术逻辑单元可以同时执行三种存储操作。内部集成了8路PWM输出控制，其中2路由定时器产生，另外6路由3个带死区控制的比较单元产生，内部还集成了6个输入捕捉单元以及8路10bit的A／D转换器，特别适合于电机控制。人机接口是用于连接上位机和控制器，采用RS485通讯，设定电机转速、改变PID参数以及显示电机实际转速和电流。图1系统组成框图功率驱动部分采用了MITSUBISHI公司的第4代集成驱动芯1．2无刷直流电机的控制结构片PS21765，该功率元件集成了6个IGBT(IGBT1～IGBT6)开关，直流无刷电

8、机是同步电机的一种，电机转子的转速受电机定内置HVIC具有电平转移功能(1evelshiftfunction)使得DSP与模子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响：Ⅳ=12of／P。在转子极块之间可不再需要隔离电路即实现了无光耦直接驱动，并具有过电流自关断保护系统，大大增强了系统抗干扰能力，如下图2所收稿日期：2011—08—24示。DSP输出的