DSP在無刷直流電機控制中的應(yīng)用簡介

4.1相電流檢測

TMS320LF2407A接受到電阻上放大的壓降信號后，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換后得到電流信號。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，A/D模塊向CPU發(fā)送一個中斷請求信號，等待CPU處理。每隔50us，DSP控制器對相電流進行采樣，從而實現(xiàn)20kHz的電流調(diào)節(jié)環(huán)。根據(jù)電流誤差，PID控制器在每個PWM周期開始時對PWM脈沖的占空比進行調(diào)節(jié)。

4.2轉(zhuǎn)子位置和速度檢測

掌握好恰當?shù)膿Q相時刻，可以減小轉(zhuǎn)矩的波動。位置檢測不但用于換相控制，而且還用于產(chǎn)生速度控制量。

位置信號是通過3個霍爾傳感器得到的。他們的輸出信號相差1200。每個機械轉(zhuǎn)有6次換相，通過將DSP設(shè)置為雙沿觸發(fā)捕捉中斷功能，可以獲得正確的換相時刻。通過將DSP的捕捉口CAP1～CAP3設(shè)置為I/O口，并檢測該口的電平狀態(tài)，來的到具體的捕捉中斷。

位置信號還可以用于產(chǎn)生速度控制量。只要測得兩次換相的時間間隔 ，就可以根據(jù)下式計算出兩次換相時間的平均角速度。

兩次換相的時間間隔可以通過捕捉中斷發(fā)生時讀定時器2的T2CNT寄存器的值來獲得。

4.3電流和速度調(diào)節(jié)

相電流的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)載頻為20kHz的PWM信號的脈沖寬度來實現(xiàn)。

Ierror=Iref - Imea

cyclenew=cycleold+IerrorK

如果cyclenew>=Timer_period, 那么cyclenew=Timer_period

如果cyclenew>Timer_period，那么cyclenew=0

其中Iref—用戶想要的參考電流;

Imea——實際測得的相電流;

Ierror——要調(diào)節(jié)的相電流誤差;

速度調(diào)節(jié)采用PI算法，以獲得最佳的動態(tài)效果。計算公式如下：

式中Iref-速度調(diào)節(jié)輸出;

ek -第k次速度偏差;

Kp -速度比例系數(shù);

Ki -速度積分系數(shù);

T -速度調(diào)節(jié)周期;

試驗證明能產(chǎn)生很好的三相PWM控制波形。圖5為產(chǎn)生的PWM波形。

圖5 利用DSP控制三相無刷直流電動機產(chǎn)生的PWM波形

前面所敘述的系統(tǒng)初始化、位置信號檢測、PWM信號輸出等軟件模塊，可以實現(xiàn)一個基本的具有位置傳感器的三相直流無刷電動機速度控制系統(tǒng)。然而為了建立一個更完善的系統(tǒng)，還需要增加一些功能模塊，如調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的控制模塊、保存系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄模塊等，TMS320LF2407與pc機之間采用的通訊是采用RS-485進行半雙工的接口電路。由于pc機提供的是RS233接口，需要RS-32和RS-85間進行接口轉(zhuǎn)換。

5 結(jié)束語

本文作者創(chuàng)新點:將工業(yè)控制中普遍使用的PI算法在DSP上實現(xiàn)PWM波形輸出，由于單片機自身性能的限制，已難以滿足高速度，高精確的電機控制要求，而用DSP則很好的實現(xiàn)用于直流無刷電機控制的PWM波形輸出。