标题: 浅谈DSP在无刷直流电机控制中的应用 [打印本页]
作者: yuyang911220 时间: 2015-10-25 16:25 标题: 浅谈DSP在无刷直流电机控制中的应用
1 概述 本文采用TI公司推出的240XDSP作为无刷直流电机全数字控制核心，组成的伺服系统只需要很少的系统元件。数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。DSP（demensional stable polyester），也称高模低收缩聚酯纤维，主要表现在为高强度，高模量，低收缩，低伸长等物理指标。尺寸稳定性是聚酯骨架材料的一项重要特性，与轮胎的生产和成品质量密切相关，早期的标准型聚酯帘线由于尺寸稳定性差而使轮胎质量不尽如人意。20世纪80年代开发成功的高模量低收缩型聚酯纤维在尺寸稳定性方面有了质的突破。近年来，国内外的轮胎制造厂在使用尺寸稳定型聚酯帘线（或称HMLS聚酯帘线）作为轮胎胎体骨架材料后均发现，这种聚醋纤维对轮胎性能的提高及轮胎优质轻量化均发挥了很大作用。
2 硬件介绍
TMS320LF2407A的内核是TMS320C2XX（图1），内部采用了哈佛结构，流水线作业，在20MHz的时钟频率下，指令周期仅为50ns，且多数指令都能在一个指令周期内完成。其中央算术逻辑部分包括32位中央算术逻辑单元（CALU），32位累加器，CALU的输入/输出数据定标移位器，16位×16位乘法器，乘积定标移位器，数据地址发生逻辑（包括8个辅助寄存器和1个辅助寄存器算术单元（ARAU），程序地址发生逻辑。当处理器连续工作时，还能同时执行：a、经由串行口的数据接收和发送；b、内部定时器减数；c、产生三相脉宽调制（PWM）波形；d、采集4个模拟信号；e、看门狗定时器减数。它还包含有其它系列的ＤＳＰ芯片所没有的双10位模数转换器、基于ＰＷＭ控制的管理器。脉冲宽度调制（PWM），是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
图1 TMS320Lx240x系列DSP控制器总体结构
3 DSP控制流程
图2是用TMS320LF2407A实现三相无刷直流电动机调速的控制和驱动电路。本设计采用TMS320LF2407A微控制器为系统控制器核心，以功率MOSFET场效应管为功率变换元件，任意时刻电机只有两相导通来控制换流元件，采用PWM方式来控制电机的转矩和转速。在这里，三个位置间隔120O分布的霍尔传感器H1，H2，H3经整形隔离电路后分别与TMS320LF2407A的三个捕捉引脚CAP1，CAP2，CAP3相连，通过产生捕捉中断来给出换相时刻，同时给出位置信息。
图2 用TMS320LF2407A实现三相无刷直流电动机调速的控制和驱动
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