基于XC164CM的汽車(chē)電動(dòng)助力轉向系統

以XC164CM為核心的PMSM電機控制系統硬件如圖6所示。整個(gè)系統的控制電路由XC164CM組成。XC164CM作為控制核心，接受外部信息后判斷系統的工作模式，并轉換成逆變器的開(kāi)關(guān)信號輸出，該信號經(jīng)驅動(dòng)電路后直接驅動(dòng)功率MOSFET給電機供電。

電流采樣電路

　　通常PMSM電機的矢量控制要求采樣兩相電機定子電流，如ia和ic。但本系統通過(guò)單個(gè)采樣電阻采樣直流母線(xiàn)電流, 并結合實(shí)際輸出的PWM組合來(lái)推知實(shí)際的電機定子相電流。XC164CM的ADC 可以設置成由PWM波形的上升/下降沿同步觸發(fā)。顯然, 這種方法可以在一個(gè)PWM開(kāi)關(guān)周期內對兩相電流采樣兩次，如圖7所示。

轉子位置檢測電路

　　電機轉子位置反饋采用增量式光電編碼器，該編碼器分辨率為2000脈沖/轉，其中A和B信號互差90°(電角度)，XC164CM通過(guò)判斷A和B的相位和個(gè)數可以得到電機的轉向和速度。通過(guò)采集這些信號判斷電機轉子的位置和電機的轉速。

　　軟件設計

　　該系統軟件由2個(gè)部分組成：主程序和各功能模塊如電流采樣，速度和位置計算，速度PI控制， 電流PI控制，CLARKE和PARK變換及反變換，空間矢量PWM等。主程序內完成系統的初始化，I/O接口控制信號，XC164CM內各個(gè)控制模塊寄存器的設置等，然后進(jìn)入死循環(huán)程序。各功能模塊則以PWM周期為基準按一定時(shí)間間隔執行。整個(gè)軟件流程如圖8所示。

實(shí)際測量下來(lái)各主要功能模塊所花費的時(shí)間如表1所示。

仿真和實(shí)驗結果表明該系統具有較快的動(dòng)態(tài)響應和較高的控制精度，完全能夠滿(mǎn)足電動(dòng)助力轉向系統的要求。特別值得指出的是, XC164CM強大的DSP功能在很短的時(shí)間內能完成一系列復雜的運算, 不僅保證了PMSM電機矢量控制的實(shí)時(shí)性, 同時(shí)也保證了EPS系統其他任務(wù)的順利實(shí)施。

　　結語(yǔ)

　　本文對電動(dòng)助力轉向系統的技術(shù)關(guān)鍵 - PMSM 電機的磁場(chǎng)定向控制系統作了詳細討論。該系統硬件上采用XC164CM作為控制器，電路設計簡(jiǎn)單，緊湊，滿(mǎn)足了系統要求。同時(shí)，全數字化的控制使系統在控制精度，功能和抗干擾能力上都有了很大的提高。XC164CM強大的DSP功能, 智能化的PWM發(fā)生單元以及高性能的ADC下，使得系統只須附加很少的電路元件，即可實(shí)現高性能EPS系統，具有很好的市場(chǎng)應用前景。另外，系統軟件結構的合理設計也保證了系統的實(shí)時(shí)性和穩定性。