基于DSP的无刷直流电机控制系统研究

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无刷直流电机(BLDCM)具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便的特点,同时还具备直流电机运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等优点。目前,无刷直流电机已在航空航天、工业自动化设备、办公自动化设备、电动车、医疗器械等工业领域获得了广泛应用,并且在家用电器、信息产品等消费品领域也有着非常好的应用前景。因此,对无刷直流电机控制系统进行深入的研究具有十分重要的现实意义。
   论文首先综述了无刷直流电机的发展历史及其研究现状,然后介绍了无刷直流电机系统组成及其工作原理,并对两种常用的转子位置检测法(霍尔位置传感器检测法和反电动势过零点检测法)的原理进行了详细阐述。采用Matlab对无刷直流电机双闭环控制系统进行了仿真,速度环采用PI调节器,电流环分别采用滞环调节和PI调节两种方式,并对这两种方式进行了对比分析。该仿真模型为实际BLDCM控制系统设计提供了参考。
   在此基础上,设计了无刷直流电机双闭环控制系统的硬件电路和软件程序,完成了控制系统的调试运行。在系统的硬件设计中,采用TI的DSP(TMS320LF2407)芯片作为处理器,三菱电机的智能功率模块(PM20CSJ060)作为逆变器。由于整个控制系统采取了隔离驱动方式,使得控制系统的核心部件DSP免受高电压、过电流冲击,从而提高了系统的安全性和可靠性。论文详细说明了功率逆变电路、PWM信号隔离电路、母线电流检测电路、系统保护电路及反电动势过零点检测电路的设计过程和实现方法。系统软件全部采用C语言编程,运用定标方法处理浮点运算,提高了程序的运行速度。控制系统可实现BLDCM的正反转控制、起停控制及转速跟踪控制,可通过键盘来设定转速及PI参数,并由液晶屏来显示电机运行的相关信息。
   最后,论文进行了基于DSP的BLDCM调速控制系统的运行试验,初步的实验结果表明,本文采用的控制方法是合理有效的。
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