基于TMS320F2812無刷直流電機控制系統(tǒng)設計

1 引言
眾所周期，無刷直流電機既具有交流電機簡單，運行可靠，維護方便等優(yōu)點，又具有直流電機運行效率高，不受機械換向限制，調(diào)速性能好，易于做到大容量、高轉速等特點。TI公司的TMS320F2812數(shù)字信號處理器(DSP)既具有高速信號處理和數(shù)字功能所需的體系結構。還具有專為電機控制應用提供單片解決方案所需的外圍設備。以TMS320F2―812為核心的全數(shù)字電機控制系統(tǒng)極大地簡化了硬件設計，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，并對無刷直流電機的普及應用具有良好的前景。為此，提出了一種基于TMS320F2812的全數(shù)字永磁無刷直流電機控制方案。

2 系統(tǒng)設計方案
該系統(tǒng)設計采用三相Y型永磁方波無刷電機PWM控制方案，通電方式為兩兩通電。圖1給出控制系統(tǒng)原理框圖。它采用全數(shù)字三閉環(huán)控制。其中，電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，速度環(huán)采用遇限削弱積分的積分分離PID控制算法，它的輸出極性決定了正反轉方向，從而可實現(xiàn)電機的四象限運行。位置環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。逆變器采用全橋型PWM調(diào)制。

3 系統(tǒng)硬件設計
圖2給出基于TMS320F2812的無刷直流電機控制系統(tǒng)。采用TMS320F2812作為控制器，用于處理采集到的數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令。TMS320F2812控制器首先通過3個I／0端口捕捉直流電機上霍爾元件H1，H2，H3的高速脈沖信號，檢測轉子的轉動位置，并根據(jù)轉子的位置發(fā)出相應的控制字，以改變PWM信號的當前值，進而改變直流電機驅動電路(全橋控制電路IGBT)中功率管的導通順序，實現(xiàn)對電機轉速和轉動方向的控制。電機的碼盤信號A，B通過TMS320F2812 DSP控制器的CAPl，CAP2端口捕捉的。捕捉到的數(shù)據(jù)存儲在寄存器中，通過比較捕捉到A，B兩相脈沖值，以確定當前電機的正反轉狀態(tài)和轉速。在系統(tǒng)運行中，驅動保護電路檢測當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果系統(tǒng)中出現(xiàn)過流或欠壓狀況，PWM信號驅動器(IR2131)啟動內(nèi)部保護電路，鎖存后繼PWM信號輸出，同時通過FAULT引腳拉低TMS320F2812控制器的PDPINTA引腳電壓，啟動DSP控制器的電源驅動保護。這時所有EV模塊的輸出引腳將被硬件置為高阻態(tài)，從而保護控制系統(tǒng)。以下主要介紹系統(tǒng)中的轉子位置檢測電路、相電流檢測電路、驅動電路、系統(tǒng)保護電路等。