TMS320F28335的雙電動(dòng)機同步控制平臺設計

摘要：在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機數學(xué)模型的基礎上，重點(diǎn)闡述了雙電動(dòng)機控制系統的硬件設計。采用TI公司的TMS320F28335為核心處理器，IR公司的IR2136為驅動(dòng)芯片作為核心，構成雙電動(dòng)機的控制系統。硬件設計包括電源設計、驅動(dòng)芯片及外圍電路設計、檢測電路以及其他外圍電路設計。系統能同時(shí)控制兩臺無(wú)刷直流電動(dòng)機，并通過(guò)軟件編程實(shí)現同步控制。
關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電動(dòng)機；硬件設計；TMS320F28335；雙電動(dòng)機

引言
長(cháng)期以來(lái)，電動(dòng)機作為機械能和電能的轉換裝置，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。無(wú)刷直流電動(dòng)機綜合了直流電動(dòng)機和交流電動(dòng)機的優(yōu)點(diǎn)，既具有交流電動(dòng)機結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維護方便的特點(diǎn)，又具有直流電動(dòng)機運行效率高、調速性能好的優(yōu)點(diǎn)。正是這些優(yōu)點(diǎn)使得無(wú)刷直流電動(dòng)機在當今國民經(jīng)濟的很多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。無(wú)刷直流電動(dòng)機采用電子換向裝置，根據位置傳感器檢測到的位置信號，通過(guò)DSP(數字信號處理器)產(chǎn)生一定的邏輯控制PWM波形來(lái)驅動(dòng)電動(dòng)機，實(shí)現無(wú)刷直流電動(dòng)機的平穩運轉。近年來(lái)，隨著(zhù)工業(yè)的快速發(fā)展，對產(chǎn)品性能的要求也在逐年提高。對于現代某些產(chǎn)品，單單控制一臺電動(dòng)機已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求了，需要同時(shí)控制多臺電動(dòng)機協(xié)調有序地工作才能滿(mǎn)足功能需要。
設計以TI公司的TMS320F28335作為處理器，采用驅動(dòng)芯片和MOSFET的形式驅動(dòng)兩臺無(wú)刷直流電動(dòng)機。在完成硬件設計的基礎上，根據軟件設計的不同控制方式，可以同步或者按照某一規律驅動(dòng)電動(dòng)機運轉。

1 雙電動(dòng)機同步控制系統
控制對象為兩臺三相直流無(wú)刷電動(dòng)機，額定功率為3kW，額定轉速為1 500 r／min，主要用在需要同步行走的場(chǎng)合，控制兩臺電動(dòng)機同步行走。
直流無(wú)刷電動(dòng)機的控制系統主要由控制部分、驅動(dòng)及逆變電路部分、轉子位置檢測及電流采樣電路構成。其中，以TMS320F28335為核心的控制部分負責控制運算、模擬采樣等任務(wù)；驅動(dòng)電路將控制電路輸出的弱電信號進(jìn)行功率放大，輸出具有一定驅動(dòng)能力的強電信號去控制逆變電路的開(kāi)關(guān)管工作，實(shí)現將直流電逆變轉換供給電動(dòng)機，達到對電動(dòng)機的控制目的；位置檢測部分檢測電動(dòng)機轉子信號，并送給控制部分處理；電流采樣部分完成對直流電源母線(xiàn)電流的檢測。整個(gè)系統外圍器件少，減小了設計難度，采用高性能傳感器檢測，提高了系統的精度。

2 控制系統硬件設計
2．1 系統的電源設計
TMS320F28335不同的外設需要的電壓不同，內核電壓1．8 V，I／O電壓3．3 V；上電次序也要求I／O電壓先于內核電壓，因此需要設計滿(mǎn)足控制系統需求的電源。選用TI公司的TPS767D318作為電源芯片，將輸入的5 V電壓轉換成3．3 V和1．8 V，作為DSP的電源輸入；而無(wú)刷直流電動(dòng)機的電壓為24 V，相應的驅動(dòng)芯片電壓選用+1 5 V或者-15 V，這樣利用DC／DC模塊將5 V電壓轉換成+15 V或者-15 V作為驅動(dòng)芯片的電源。這樣，整個(gè)系統只需要供應5 V和24 V的電壓就能滿(mǎn)足需求。TPS767D318的外圍電路如圖1所示。