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厦门莫格电气自动化有限公司销售

Honeywell霍尼韦51304537-100

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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。TMS320F240X是美国TI公司推出的高性能16位数字信号处理器(DSP)，是专门为电机的数字化控制而设计的。这种DSP包括一个定点DSP内核及一系列微控制器外围电路，将数字信号处理的运算能力与面向电机的***控制能力集于一体，可以实现用软件取代模拟器件，方便地修改控制策略，修正控制参数，兼具故障检测、自诊断和与上位机通信等功能。

　　2、硬件介绍

　　TMS320LF2407A的内核是TMS320C2XX，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***算术逻辑部分包括32位***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(6个比较单元、路PWM输出、2路光电编码器接口的编码单元)。其PWM波形生成单元包含可编程死区控制，可输出非对称PWM波形、对称PWM波形和空间矢量PWM波形。LF2407是x240x系列DSP中***能够扩展外部存储器，也是其中控制功能***强、片上设施***完备的一个型号，广泛的用于代码开发、系统仿真以及实际系统中。

3、DSP控制流程

　　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0O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***引脚CAP1，CAP2，CAP3相连，通过产生***中断来给出换相时刻，同时给出位置信息。

　　从理论上来看，直流无刷电动机的速度和转矩控制主要依据如下的转矩和反电动势工程计算方程

　　其中，N为直流无刷电动机定子每相线圈数，为转子的长度，r为转子的内径，B为转子的磁通密度，为电动机的角速度，i为相电流，L为相感抗，为转子的位置，R为相阻抗。

　　从方程可以看到，反电动势与电动机的转速成比例，而转矩与相电流也几乎势成比例的。根据这些特点，在方案中采用了图3所示的控制策略。给定转速与速度反馈形成偏差，经速度调节后产生电流参考量，它与电流反馈量的偏差经电流调节后形成PWM占空比的控制量，实现电动机的速度控制。电流的反馈是通过检测电阻上的压降来实现的。速度反馈是通过霍尔传感器输出的位置量，经过计算得到的。位置传感器输出的位置量还用于控制换相。

　　4、软件控制

　　系统采用PWM控制算法，电机输入直流电流且每一时刻只有两个功率管导通，从2407来的PWM控制信号直接连至驱动器，驱动器的输出再连至功率MOSFET管的控制极。2407的CPU时钟频率是20MHz，PWM频率是20kHz。