基于DSP的无刷直流电动机驱动器的研制

摘要

本文的目的是研制基于DSP的无刷直流电机控制系统的实验平台，其意义在于可在平台上进行各种控制方法的研究，并为工程应用提供一种低成本且具有足够功能的选择方案。
　　首先建立了无刷直流电机及其控制系统的数学模型，在此基础上借助于Matlab仿真工具对系统进行了仿真研究，为实际系统的设计和调试提供了依据。
　　利用TI公司的DSPTMS320LF2407A构造了数字控制器。在数字控制器中实现位置回路和速度回路的控制算法，其输出为可调占空比的PWM信号经驱动电路实现电机的位置和速度控制。
　　驱动电路主要由VishaySiliconix公司的无刷直流电动机控制芯片Si9979Cs和由6个MOSFET功率管构成的三相桥构成。Si9979Cs可直接将由霍尔组件检测到的电机转子磁极位置转换成为6个MOSFET功率管的开关信号，实现电子换向。数字控制器输出的PWM信号经Si9979Cs进行功率放大，实现电机的力矩和速度控制。为防止功率管开关过程中对控制电路造成干扰，采用光电隔离的方法实现驱动电路和控制电路的隔离。
　　利用C语言编写了全部控制程序，这些程序采用模块化结构，具有开放性，以便于以后的研究工作能进行进一步的扩充。
　　最后，测试了系统中各部分电路的信号波形，完成了速度回路和位置回路控制参数的整定。
　　结果表明，所研制的系统达到了预定的设计要求，可在实验室中作为研究平台做进一步的研究，也可经完善后应用于工程实际。

目录

基于DSP的无刷直流电动机驱动器的研制

RESEARCH ON BRUSHLESS DC MOTOR DRIVER BASED ON DSP

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.2.1 无刷直流电动机的发展

1.2.2 无刷直流电动机控制及驱动技术的发展

1.2.3 无刷直流电动机研究领域

1.3 本文的主要研究内容

第2章 无刷直流电机数学模型的建立及仿真

2.1 引言

2.2 无刷直流电动机数学模型的建立

2.3 无刷直流电机的运行特性和传递函数

2.4 基于Matlab的无刷直流电机控制系统的仿真实现

2.5 本章小结

第3章 无刷直流电机控制系统的电路设计

3.1 引言

3.2 电路的总体方案设计

3.3 控制电路的设计

3.3.1 DSP控制核心

3.3.2 DSP外围电路

3.4 功率驱动电路的设计

3.4.1 无刷直流电动机集成驱动电路的选择

3.4.2 驱动电路的设计

3.4.3 功率驱动电路与控制电路的隔离

3.5 电源电路的设计

3.5.1 系统控制部分电源设计

3.5.2 系统驱动部分电源设计

3.6 系统的抗干扰措施

3.7 本章小结

第4章 无刷直流电机控制系统的程序设计

4.1 引言

4.2 系统程序的总体结构设计

4.3 PWM波形产生程序

4.4 编码器信号处理程序

4.5 运动轨迹规划程序

4.5.1 梯形速度曲线点到点位置运动

4.5.2 梯形曲线速度运动

4.6 回路闭环控制的程序设计

4.6.1 速度控制器的设计

4.6.2 位置控制器的设计

4.7 驱动器指令接口电路程序的设计

4.7.1 脉冲量位置指令处理程序的设计

4.7.2 模拟量位置指令处理程序的设计

4.8 本章小结

第5章 控制系统的调试与实验结果

5.1 引言

5.2 实验系统的组成

5.3 控制信号波形的检测

5.3.1 PWM信号的检测

5.3.2 转子位置反馈信号检测

5.3.3 三相驱动桥PWM波形的检测

5.3.4 线电压的检测

5.4 位置回路、速度回路实验

5.4.1 梯形速度轨迹规划下的位置曲线

5.4.2 梯形速度轨迹规划下的速度曲线

5.4.3 位置回路响应曲线

5.4.4 速度回路响应曲线

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢