基于DSP的無(wú)刷直流電機調速系統

作者：時(shí)間：2008-07-01 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/258054.htm
2.2驅動(dòng)部分

驅動(dòng)部分的控制核心是MC33035，驅動(dòng)器件是IR2183和IRGP50B60PD1。MC33035作為驅動(dòng)部分的控制核心，根據電機霍爾反饋的位置信號，分辨出電機轉子的位置，以控制IGBT的開(kāi)關(guān)。

雖然IGBT具有優(yōu)越的通態(tài)特性，但要將IGBT瞬間完全關(guān)斷仍不容易。調試時(shí)發(fā)現，IGBT關(guān)斷時(shí)的一點(diǎn)點(diǎn)毛刺，就會(huì )導致電機發(fā)熱甚至燒壞。這就要求在電路設計上采取相應的措施，如在IR2183輸出端與IGBT連接的地方串接一電阻等;在PCB布板走線(xiàn)時(shí)更要嚴格注意，布局要對稱(chēng)。

電機轉速的調節是MC33035的11腳（誤差信號放大器同向輸入端）接受控制部分給出的控制電壓，根據此電壓的不同，內部產(chǎn)生脈寬調制（PWM）信號，控制3個(gè)下側驅動(dòng)輸出，通過(guò)改變輸出脈沖寬度來(lái)改變IGBT導通時(shí)間的長(cháng)短，從而調節電機的轉速。

2.3顯示部分

顯示部分的主控元件是AT89C51，顯示部分與驅動(dòng)部分之間通過(guò)AT89C51和2812的串行口（即用通信方式）傳遞指令。同時(shí)顯示部分所需的5V電源由控制部分提供。

這里轉速的采集是用AT89C51的計數端去采集霍爾輸出的脈沖信號，將此信號換算成頻率后送七段數碼管顯示，在此AT89C51擔當了一個(gè)頻率計的功能。

系統讓用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入轉速，而不是通過(guò)電位器調節。因為電位器輸出的是一個(gè)模擬量，通過(guò)2812內部集成的A/D來(lái)采集這個(gè)電壓量時(shí)并不穩定，會(huì )略微地漂移，這種略微的漂移會(huì )導致轉速較大的波動(dòng)。為了避免這種波動(dòng)，本系統使用了全數字量的鍵盤(pán)，AT89C51從鍵盤(pán)讀入數字量，然后將此量通過(guò)通信口傳給2812，以實(shí)現全數字無(wú)級調速控制。

3 系統軟件設計

系統軟件設計思想是通過(guò)不斷采集電機轉速，與給出的速度指令相比較后，利用PID算法，同時(shí)綜合濾波算法，不斷修正速度誤差，直到采集到的電機轉速與系統給定的轉速相同，程序就認為系統已經(jīng)入鎖了。系統控制時(shí)始終監視電機電流和位置反饋，一旦出現異常，就啟動(dòng)相應的報警機制，并讓電機停止轉動(dòng)。

實(shí)際速度的測量是程序每隔20ms從霍爾元件反饋處讀脈沖，讀到一個(gè)脈沖就記一轉，共采樣10次記一個(gè)周期，即程序統計200ms內的脈沖數來(lái)計算電機的實(shí)際轉速。

按照這種計算方法，系統產(chǎn)生的誤差是75轉/分，已完全滿(mǎn)足高速電機的誤差要求。
為了電機工作安全，系統除了設置過(guò)流保護外，還為用戶(hù)設置了電機最大速度越限報警，系統程序在工作時(shí)，會(huì )不斷與這個(gè)最大速度比較，一旦檢測到電機實(shí)際轉速超過(guò)用戶(hù)給定的最大轉速，立刻會(huì )超速報警，同時(shí)讓電機停止轉動(dòng)。

控制部分與PC以及顯示部分的通信都采用以下的通信協(xié)議：

19200bps,8bit,1start,1stop,無(wú)奇偶校驗

此外，對于電機的冷卻裝置，系統預留了相應的信號接口，可根據實(shí)際需要，外接相應冷卻裝置，用以提高電機的安全性能。

4 系統操作界面

操作界面根據實(shí)際的操作需要，進(jìn)行了人性化設計，并設計了速度監測曲線(xiàn)，方便用戶(hù)觀(guān)察電機轉速的穩定度。此外，用戶(hù)通過(guò)操作界面可以方便地進(jìn)行參數設置和更改。

5 結論

本電機調速系統經(jīng)實(shí)際測試，控制精度高、運行穩定可靠，帶載時(shí)的控制精度也在75轉偏差內，與理論值接近，實(shí)際調試時(shí)進(jìn)行過(guò)載及超速等實(shí)驗，系統反應靈敏，控制過(guò)程安全可靠。本系統使用了功能強大的DSP（TMS320F2812）芯片，系統擴展空間大，可根據實(shí)際應用需要進(jìn)行擴展。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：①本調速系統綜合了TMS32F812和MC33035;②電機轉速的人工輸入使用了全數字量的鍵盤(pán);③控制系統用485總線(xiàn)與PC進(jìn)行通信;④所有信號線(xiàn)的連接處用光耦完全隔離，使各部分之間不相互影響，保證工作的絕對安全。

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