永磁方波无刷直流电动机的DSP控制铆接设备硅胶辊蒸压釜开槽螺母织袜机

永磁方波无刷直流电动机的DSP控制

永磁方波无刷直流电动机是在普通无刷直流电动机的基础上发展起来的，因具有良好的静态、动态特性和优良的控制性能，在数控机床、机器人、航空航天、柔性制造系统等领域得到了广泛地应用[1 。

通常，永磁方波无刷直流电动机采用模拟或以单片机为核心的数模混合的控制方式，这往往很难获得令人满意的性能指标，也难以满足实际应用中提出的实时控制要求，以致使永磁方波无刷直流电动机的潜力得不到充分地发挥，大大限制了其应用范围。近年来，数字信号处理技术的发展和高速、高性能的数字信号处理器的出现为解决这一突出矛盾提供了先进的行之有效的解决方案，从而为永磁方波无刷直流电动机开辟了广阔的应用前景。

本文介绍了以TMS320F240 DSP为控制核心的永磁方波无刷直流电动机数字控制系统的设计与实现，并给出了实验结果。

1 永磁方波无刷直流电动机的控制特性

从电动机设计角度，永磁方波无刷直流电动机的转子磁钢采用性能优异的稀土永磁材料，通过优化的磁路设计，使电动机获得接近于方波（120°电角顶宽的矩形波或梯形波）的气隙密。本系统采用的永磁方波无刷直流电动机具有120°电角顶宽的梯形波气隙磁密，定子绕组采用三相星形连接方式。

研究结果表明，永磁方波无刷直流电动机电磁转矩出力大、无转矩脉动现象、具有与直流电动机相似的转矩、转速控制特性，而且控制电路简单、可靠[2 。所以，与普通无刷直流电动机相比，易于获得更加优越的综合性能。

2 控制策略和PWM开关方案

2.1 控制策略

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由上述可知, 永磁方波无刷直流电动机具有与直流电动机相似的转矩、转速控制特性。因此，采给人们提供了很大的方便取类似直流电动机控制的转速、电流双闭环控制策略就可以获得良好的控制性能，原理框图如图1所示。

系统采用数字转速、电流双闭环控制结构。由于采用了面向电机控制的高速数字信号处理器，无论是速度控制器的设计，还是电流控制器的实现，以及各种反馈信号的处理和PWM控制信号的产生，均采用了数字信号处理技术，用软件实现硬件电路的功能，实现永磁方波无刷直流电动机的实时控制。与传统的控制方式相比，数字控制系统不仅大大降低硬件电路的复杂程度，而且获得了更高的性价比。

系统的工作原理是：首先，速度给定UN* 与速度反馈UN进行比较，得到的速度差值经速度控制器输出相应的相电流的给定值Ni*，与相应的相电流的反馈Ni进行比较之后，电流差值经电流控制器变换成对应PWM波的脉冲宽度，然后综合转子位置信号后产生所需的PWM控制信号，经隔离驱动之后，驱动逆变电路中相应的开关器件工作。其中，通过对电流检测的分时反馈处理，使相反电势和相电流的相位始终保持一致；通过对霍尔集成位置传感器输出的交变信号的软件计算，得到速度反馈值。

2.2 PWM开关方案

本系统采用两两导通三相六拍运行方式，两两导通方式最好地利用了准方波气隙磁密平顶的部分，绕组利用率高，使电机出力最大，平稳性最好，是使永磁方波无刷直流电动机获得最佳性能和发挥最大潜力的理想导通方式。同时，由于双极性PWM调制方式控制简单，无控制死区，能获得高质量的输出波形，显著提高电机的运行性能[4 。因此，本系统采用两者结合的PWM开关方案，即上桥双极性调制、下桥恒通的两两导通方式。

找出超差时的齿杆接触点3 控制系统的硬件结构

TMS320F240是TI公司推出的低价格、高性能定点16位数字信号处理器，它专为数字电机控制和其它控制应用系统而设计。该芯片具有高性能的CPU内核，采用改进的哈佛总线结构，使用流水线作业，具有20MIPS的处理能力，大多数指令在单床垫周期即可执行完。同时，该芯片集成湿度即水份的影响了丰富的片内外设，包括一个事件管理器、两路10位8通道A/D转换器、同步通信接口、异步通信接口等。TMS320F240可以实现用软件取代模拟器件、实现复杂的控制规律，方便的修改控制策略、修正控制参数，能满足系统实时控制的要求[5 。

TMS320F240将数字信号处理的高速运算功能与东营面向电机的强大控制能力结合在一起，为各类电机提供了高速、高效和全变速的先进控制技术。以TMS320F240 DSP为控制核心的永磁方波无刷直流电动机数字控制系统的硬件结构如图2所示。

整个控制系统采用以TMS320F240为控制核心、辅以89C51的双CPU结构，主要由DSP部分、数据交换部分和单片机部分等组成。

3.1 DSP部分的设计

DSP部分的硬件设计主要是在DSP最小系统基础上进行以下几个方面的设计。

（1）位置/转速检测接口设计

由于采用的转子位置传感器是霍尔集成位置传感器，接口简便，将位置传感器的输出端经光耦隔离后，再与TMS320F能量饲料240的三个CAP单元相接。转速检测是通过对位置传感器输出的交变信号进行软件计算而间接获得。

（2）电流检测接口设计

采用处于逆变器低电压与地之间的采样电阻进行电流检测，得到一

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