一种基于DSP的无刷直流电机控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制器，它包括DSP核心控制器、CAN通信模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、功率驱动模块、电流检测模块、转速检测模块、无刷直流电机以及串口通信模块。其特征在于：所述DSP核心控制器模块用于对整个系统数据的处理、电机运行实时监测和控制、提供对外通信数据接口、实时显示和实时报警；所述电流检测模块用于对电机运行时相电流的检测；所述转速检测模块用于对电机实时转速的检测；串口通信模块为两者通信提供数据接口；直流电源模块分别为DSP核心控制器、功率驱动模块、电流检测模块和转速检测模块提供对应的工作电压。本实用新型专利技术可以提高无刷直流电机控制系统的控制精度、响应速度和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子
，具体涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制器
技术介绍
无刷直流电机的发展至今已有多年的历史。传统的直流电机需要电刷机械换向而可靠性差，需要经常维护且换向时易产生电磁干扰和火花，噪声大。在此背景下，随着现代电力电子技术特别是大功率电子器件的迅速发展，无刷直流电机应运而生。早在1917年，Boliger就提出了用整流管代替有刷直流电机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。1955年，美国D.Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电机的诞生。随着电力电子工业的飞速发展，许多新型的高性能半导体功率器件相继出现，如MOSFET、IGBT等，以及高性能永磁材料的问世，均为永磁无刷直流电机的广泛应用奠定了坚实的基础。1978年，原西德公司的MANNESMANN公司intramat分部推出经典无刷直流电动机及其驱动器，从而标志着电子换相的无刷直流电机真正进入实用阶段。与此同时，随着科技的高速发展，各类用于电机控制的高性能控制器的种类与功能也越来越丰富，运算速度也有了质的飞跃，例如德州仪器公司(TI)出品的支持32位浮点运算的TMS320F28335电机专用芯片，工作主频可达150M，在上述的硬件基础上，完全可以实现性能优良的实时电机控制算法，并编写完善的监控软件。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于DSP的无刷直流电机控制器，通过安装的检测设备实时的对电机运行状态进行实时检测，并结合电机的具体参数，为无刷直流电机提供合理、高效和稳定的控制。为达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：一种基于DSP的无刷直流电机控制器，包括DSP核心控制器、CAN通信模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、功率驱动模块、电流检测模块、转速检测模块、无刷直流电机以及串口通信模块。其特征在于：所述DSP核心控制器模块分别连接电流检测模块、转速检测模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、CAN通信模块和串口通信模块，用于对整个系统数据的处理、电机运行实时监测和控制、提供对外通信数据接口、实时显示和实时报警；所述电流检测模块分别与DSP核心控制器和功率驱动模块相连，用于对电机运行时相电流的检测；所述转速检测模块分别与DSP核心控制器和无刷直流电机相连，用于对电机实时转速的检测；串口通信模块分别与DSP核心控制器和上位机相连，为两者通信提供数据接口；直流电源模块分别连接DSP核心控制器、功率驱动模块、电流检测模块和转速检测模块，分别为其提供对应的工作电压。所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述DSP核心控制器的具体型号为TMS320F28335。所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述电流检测模块选用的霍尔电流传感器的型号为HAT500-S。所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述转速检测模块选用编码器的型号为E6B2-CWZ6C。所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制器，其特征在于：所述直流电源模块对应的12V、5V、3.3V电压输出采用的稳压芯片分别为LM7812、LM7805和AMS1084。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术采用TI公司的TMS320F28335专用电机控制器，能够大大提高无刷直流电机的控制精度和稳定性；与采用DSP+FPGA作为主控制器的控制器相比，可大大降低无刷直流电机控制器的成本；同时，本系统采用内环为电流环、外环为转速环的双闭环控制，并将模糊自适应PID控制算法加入到控制系统当中，能够提高系统的稳定性和鲁棒性，具有较好的应用和推广前景。附图说明图1为本技术的总体结构示意图图2为本技术的电流检测电路原理图具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行详细说明，但是，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。本实施例系统的总体结构示意图如图1所示，提供了一种基于DSP的无刷直流电机控制器，包括DSP核心控制器、CAN通信模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、功率驱动模块、电流检测模块、转速检测模块、无刷直流电机以及串口通信模块。直流电源模块作为整个系统电源的提供者，分别为DSP核心控制器和电流检测模块、转速检测模块、功率驱动模块提供3.3V、5V、12V的工作电压，DSP核心控制器通过对功率驱动模块的开关管进行控制，从而形成逆变，将12V的直流电逆变为电机旋转需要的交流电，电流检测模块用于实时对功率驱动模块输出端的电流进行检测，为电机控制系统转速内环提供实时电流，转速检测模块通过转速编码器实现对电机实时转速的检测，从而为转速外环提供实时值，通过转速内环和外环的协同调节，最终实现电机高速度、高稳定性的运行。DSP核心控制器会通过串口通信模块将当前电机的运行状态发送到上位机，通过上位机上的软件实现远程监测。控制器还提供现场操作，提供运行状态的液晶显示，实时报警和控制目标现场输入等功能。同时，DSP核心控制器还与CAN总线通信接口相连，便于与其他设备进行实时的通信，使得系统具有扩展性。本实施例系统的电流检测电路原理图如图2所示，实施例当中选用其中的A相为例，CSENA为通过A相电流采样电阻采样得到的电压，通过共模电感实现共模干扰的抑制，如R1、R2、R3共同实现了电压的转换，该电路将三相电流的电压的负值转换为正值，并通过R4和R5构成的放大电路实现电路的电压的放大。根据本文所设计的电路，输出电压VIA和输入电压VCSENA之间的关系如下式所示：根据上式可知，当三相给定电流为零时，VCSENA给定电压为零，此时输出电压VIA保持为1.6V的状态，当三相电流给定为负值时，输出电压VIA也将保持在0-1.6V之间，保证DSP采集到的电压信号为正值。综上所述，本技术上述实施例的一种基于DSP的无刷直流电机控制器，具有传统专用芯片构成无刷直流电动机控制器的优势，即专用的电机控制机制，用户可编程、扩展能力强、功能强大，同时又克服了他们各自的缺点，如外设和储存器集成在芯片内，可节省印刷电路板的面积、减小系统中元器件的个数，提高了CPU处理数据的能力和整个系统的可靠性，其次DSP的性能优异，大大提高整个控制系统的稳定性和控制精度，市场前景广大。最后应说明的是：以上叙述中的实施方式仅是本技术的优选实施方式，并不用于限制本技术，对于本
的普通技术人员，在不脱离本技术结构原理的前提下，还可以做出若干改进与润饰，这些改进与润饰也应视为本技术的保护范围。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器，包括DSP核心控制器、CAN通信模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、功率驱动模块、电流检测模块、转速检测模块、无刷直流电机以及串口通信模块,其特征在于：所述DSP核心控制器模块分别连接电流检测模块、转速检测模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、CAN通信模块和串口通信模块，用于对整个系统数据的处理、电机运行实时监测和控制、提供对外通信数据接口、实时显示和实时报警；所述电流检测模块分别与DSP核心控制器和功率驱动模块相连，用于对电机运行时相电流的检测；所述转速检测模块分别与DSP核心控制器和无刷直流电机相连，用于对电机实时转速的检测；串口通信模块分别与DSP核心控制器和上位机相连，为两者通信提供数据接口；直流电源模块分别连接DSP核心控制器、功率驱动模块、电流检测模块和转速检测模块，分别为其提供对应的工作电压。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的无刷直流电机控制器，包括DSP核心控制器、CAN通信模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、功率驱动模块、电流检测模块、转速检测模块、无刷直流电机以及串口通信模块,其特征在于：所述DSP核心控制器模块分别连接电流检测模块、转速检测模块、液晶显示模块、报警模块、控制输入模块、CAN通信模块和串口通信模块，用于对整个系统数据的处理、电机运行实时监测和控制、提供对外通信数据接口、实时显示和实时报警；所述电流检测模块分别与DSP核心控制器和功率驱动模块相连，用于对电机运行时相电流的检测；所述转速检测模块分别与DSP核心控制器和无刷直流电机相连，用于对电机实时转速的检测；串口通信模块分别与DSP核心控制器和上位机相连，为两者通信提供数据接口；直流电源模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：程军辉，张刚，杜成涛，卢承领，李牛，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34