基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹了無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理和控制方式，并提出了一種基于DSP技術(shù)無(wú)刷直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)方案，DSP將CPU、PWM波發(fā)生單元和數(shù)據(jù)采集單元等外設(shè)都集成在一片DSP上，提高了系統(tǒng)集成度和抗干擾性，并使得系統(tǒng)的升級(jí)更加容易。實(shí)驗(yàn)表明，基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能良好，達(dá)到了一般伺服系統(tǒng)的性能要求。
關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)；DSP技術(shù)；伺服系統(tǒng)

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，需要不斷地開(kāi)發(fā)各種新型電動(dòng)機(jī)。新技術(shù)新材料的不斷涌現(xiàn)，促進(jìn)了電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的不斷推陳出新。無(wú)刷直流電機(jī)保持著有刷直流電機(jī)的優(yōu)良機(jī)械及控制特性，在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電機(jī)一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上放置永久磁鋼。定子采用位置傳感器實(shí)現(xiàn)電子換相來(lái)代替有刷直流電機(jī)的電刷和換向器，各相逐次通電產(chǎn)生電流，定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁極主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。和有刷直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)由于取消了電機(jī)的滑動(dòng)接觸機(jī)構(gòu)，因而消除了故障的主要根源。轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，也就沒(méi)有了勵(lì)磁損耗，又由于主磁場(chǎng)是恒定的，因此鐵損也是極小的，因而進(jìn)一步增加了工作的可靠性。

1 無(wú)刷直流電機(jī)控制原理
無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
控制電路對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行邏輯變換后產(chǎn)生脈寬調(diào)制PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大送至逆變器各功率開(kāi)關(guān)管，從而控制電動(dòng)機(jī)各相繞組按一定順序工作，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。下面以?xún)上鄬?dǎo)通星形三相六狀態(tài)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為例來(lái)說(shuō)明其工作原理。無(wú)刷直流電機(jī)主回路原理圖如圖1所示。