基于DSP的无刷直流电机控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，包括转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元、温度保护装置、硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器、上位机以及直流电源，其中所述转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元和温度保护装置共同组成了DSP控制器，所述硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器和上位机分别与DSP控制器连接。本发明专利技术实现基于DSP的无刷直流电机控制系统的安全稳定可靠运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，尤其涉及一种基于DSP的基于DSP的无刷直流电机控制系统，属于工业控制领域。
技术介绍
无刷直流电机是伴着电力电子技术的迅速发展而发展起来的一中新型电机，它是现代工业设备中重要的运动部件。无刷直流电机以法拉第电磁感应定律为基础，而又以新型的电力电子技术、数字电子技术和各种物理原理为后盾，具有很强的生命力。无刷直流电机既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，同时克服了有刷直流电机由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等弊端，降低了制造成本，简化了电机的维修。无刷直流电机在计算机外围设备、办公自动化产品、数码电子产品中，在工业驱动，伺服控制系统中，在汽车产业中，在医疗设备领域中，在家用电器中存在广泛应用。例如在数字打印机、硬盘驱动器、光盘驱动器、传真复印机、电影摄影机等的主轴和附属运动控制等。目前对无刷直流电机的使用还停留在机械时代，在智能化、数字化、产品多样化方面还存在很多缺失，不能够适应现代工业发展的需要。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种可以有利于换挡控制的基于DSP的无刷直流电机控制系统。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，包括转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元、温度保护装置、硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器、上位机以及直流电源，其中所述转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元和温度保护装置共同组成了DSP控制器，所述硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器和上位机分别与DSP控制器连接。优选地，上述电流采样电路和温度检测器分别与ADC单元连接。优选地，上述磁极位置传感器和磁极位置判断装置连接，所述转角位置传感器和转速计算装置连接。优选地，上述驱动电路分别连接ADC单元、硬件电流保护装置以及电流采样电路。优选地，上述直流电源与驱动电路连接。优选地，上述上位机通过串口SCI与DSP进行通讯，实现上位机对电机的控制和电流、速度等数据的采集以直观监控电机运行。优选地，上述DSP的ADC单元对无刷直流电机的三相电流进行采样，经过DSP软件算法实现电机的反馈电流输入和软件过流保护判断；对温度检测信号进行采样经DSP软件算法产生温度保护控制。DSP的eCAP边沿捕捉单元对位置传感器的边沿信号进行捕捉以产生驱动电路的换相信号和对电机的转速进行控制。硬件过流保护信号由门极驱动芯片2127S的过流保护端子产生。相较于现有技术，本专利技术提供的基于DSP的无刷直流电机控制系统以转速、电流双闭环控制为基础，在硬件设计中加入过流检测、温度错误控制等功能，以实现无刷错误控制等功能，以实现无刷错误控制等功能，以实现基于DSP的无刷直流电机控制系统的安全稳定可靠运行。附图说明图1为本专利技术基于DSP的无刷直流电机控制系统结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术采用的DSP芯片为DSP2808芯片，具有成本低、低功耗和高性能处理能力，特别适用于需要大量数据处理的测控领域和复杂运算的电机控制领域。DSP2808具有以下特点：1）高性能静态CMOS技术：工作频率100MHz(10ns指令时间)；低功耗设计(内核1.8V供电，I/O口3.3V供电)。2）高性能32位CPU：16x16位和32x32位MAC操作；16x16位双通道MAC(乘累加运算)；哈佛总线结构；快速的中断响应和处理能力；高效的C/C++语言和汇编语言代码。3）片内存储器：64Kx16位Flash存储器和18Kx16位SARAM存储器；1Kx16位OTP和ROM存储器。4）始终系统：基于自动锁相环技术的时钟发生器；片内晶体振荡器；程序监视器。5）3个32位CPU定时器。6）增强型外设：16路PWM输出通道；6路HRPWM输出通道；4个捕获输入接口；2个正交增量编码器接口；6个32位/16位定时器。7）串行外设模块：4个SPI模块；2个SCI模块；2个CAN模块；1个I2C模块。8）12位的A/D转换器，通道数为16路：2x8通道输入多路转换开关；2个采样保持器；单个采样和2路同时采样的两种转换模式；快速转换周期为160ns，即转换率为6.25MSPS。9）35个可独立编程复用的通用I/O引脚(GPIO)，其输入引脚上有窄脉冲限定期。10）低电压低功耗工作模式，支持IDLE(空闲)、STANDBY(标准)及HALT(停止) 模式，可单独停止各个外设模块的时钟。如图1所示，本专利技术提供的基于DSP的无刷直流电机控制系统，整个硬件结构有两部分组成，控制板电路和驱动板电路。其中虚线框为DSP控制器完成的功能，其中速度调节、电流调节、软件过流保护、温度保护和PWM控制信号的产生都有DSP软件算法完成。DSP的ADC单元对无刷直流电机的三相电流进行采样，经过DSP软件算法实现电机的反馈电流输入和软件过流保护判断；对温度检测信号进行采样经DSP软件算法产生温度保护控制。DSP的eCAP边沿捕捉单元对位置传感器的边沿信号进行捕捉以产生驱动电路的换相信号和对电机的转速进行控制。硬件过流保护信号由门极驱动芯片2127S的过流保护端子产生。上位机通过串口SCI与DSP进行通讯，实现上位机对电机的控制和电流、速度等数据的采集以直观监控电机运行。控制器电路主要包括电源电路、JTAG电路、复位电路、SCI串行通讯接口电路几个电路的设计。(1)电源电路设计稳定而可靠的电源是整个实验系统工作的必要保证，如控制系统中的霍尔传感器、光耦、运放、比较器、逻辑门等集成芯片的工作电压，以及一些保护端口的电压，需要的电压有48V、15V、5V、3.3V、1.8V等，因此设计这样的弱电系统时需采用专门的芯片。控制板与驱动板的供电电源统一采用5V稳压电源。电源使用的是AC-DC开关型电源，输出为5V，最大电流2A，具有短路自动保护功能，可靠性高，稳压效果好，小巧耐用的特点。DSP芯片的主要供电电压为为3.3V和1.8，分为3.3V、1.8V数字电源和3.3V、1.8V数/模转换模拟供电电源。本专利技术采用双路低压差电源调整器TPS767D301芯片，一路输出固定为3.3V，另一路可以进行调节，调节为DSP内核的供电电压1.8V，芯片的最大允许电流为1A，满足芯片要求。通过更改电阻R4的值可以改变第一路的输出电压值，这里选用的电阻值为16.9KΩ。BS170为小功率MOSFET管，门极驱动为TPS767D301输出的3.3V电压，在这里起保护作用，当TPS767D301的3.3V输出端的电压过低时，BS170将关断，第一路的使能端电压被抬高，3.3V输出关断，起到欠压保护或短路保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述基于DSP的无刷直流电机控制系统包括转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元、温度保护装置、硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器、上位机以及直流电源，其中所述转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元和温度保护装置共同组成了DSP控制器，所述硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器和上位机分别与DSP控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述基于DSP的无刷直流电机控制系统包括转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元、温度保护装置、硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器、上位机以及直流电源，其中所述转速调节器、电流调节器、转速计算装置、磁极位置判断装置、软件过流保护装置、ADC单元和温度保护装置共同组成了DSP控制器，所述硬件电流保护装置、电流采样电路、驱动电路、温度检测器、磁极位置传感器、转角位置传感器和上位机分别与DSP控制器连接。2.如权利要求1所述的基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述电流采样电路和温度检测器分别与ADC单元连接。3.如权利要求1所述的基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述磁极位置传感器和磁极位置判断装置连接，所述转角位置传感器和转速计算装置连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹霞，钟玲珑，
申请(专利权)人：邹霞，
类型：发明
国别省市：广东;44