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        電機調速器,無刷直流電機控制系統設計


        調速開關|無刷直流電機控制系統設計



                 眾所周期,無刷直流電機既具有交流電機簡單,運行可靠,維護方便等優點,又具有直流電機運行效率高,不受機械換向限制,調速性能好,易于做到大容量、高轉速等特點。TI公司的TMS320F2812數字信號處理器(DSP)既具有高速信號處理和數字功能所需的體系結構。還具有專為電機控制應用提供單片解決方案所需的外圍設備。以TMS320F2—812為核心的全數字電機控制系統極大地簡化了硬件設計,提高了系統的可靠性,降低了成本,并對無刷直流電機的普及應用具有良好的前景。為此,提出了一種基于TMS320F2812的全數字永磁無刷直流電機控制方案。


        2 系統設計方案

            該系統設計采用三相Y型永磁方波無刷電機PWM控制方案,通電方式為兩兩通電。圖1給出控制系統原理框圖。它采用全數字三閉環控制。其中,電流環采用PI調節器,速度環采用遇限削弱積分的積分分離PID控制算法,它的輸出極性決定了正反轉方向,從而可實現電機的四象限運行。位置環采用PI調節器。逆變器采用全橋型PWM調制。

         

        3 系統硬件設計

            圖2給出基于TMS320F2812的無刷直流電機控制系統。采用TMS320F2812作為控制器,用于處理采集到的數據和發送控制命令。TMS320F2812控制器首先通過3個I/0端口捕捉直流電機上霍爾元件H1,H2,H3的高速脈沖信號,檢測轉子的轉動位置,并根據轉子的位置發出相應的控制字,以改變PWM信號的當前值,進而改變直流電機驅動電路(全橋控制電路IGBT)中功率管的導通順序,實現對電機轉速和轉動方向的控制。

        電機的碼盤信號A,B通過TMS320F2812 DSP控制器的CAPl,CAP2端口捕捉的。捕捉到的數據存儲在寄存器中,通過比較捕捉到A,B兩相脈沖值,以確定當前電機的正反轉狀態和轉速。在系統運行中,驅動保護電路檢測當前系統的運行狀態,如果系統中出現過流或欠壓狀況,PWM信號驅動器(IR2131)啟動內部保護電路,鎖存后繼PWM信號輸出,同時通過FAULT引腳拉低TMS320F2812控制器的PDPINTA引腳電壓,啟動DSP控制器的電源驅動保護。這時所有EV模塊的輸出引腳將被硬件置為高阻態,從而保護控制系統。以下主要介紹系統中的轉子位置檢測電路、相電流檢測電路、驅動電路、系統保護電路等。


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