基于DSP的無刷直流電機調速系統(tǒng)
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2.2驅動部分
驅動部分的控制核心是MC33035，驅動器件是IR2183和IRGP50B60PD1。MC33035作為驅動部分的控制核心，根據(jù)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的開關。
雖然IGBT具有優(yōu)越的通態(tài)特性，但要將IGBT瞬間完全關斷仍不容易。調試時發(fā)現(xiàn)，IGBT關斷時的一點點毛刺，就會導致電機發(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布板走線時更要嚴格注意，布局要對稱。
電機轉速的調節(jié)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(jù)此電壓的不同，內部產(chǎn)生脈寬調制（PWM）信號，控制3個下側驅動輸出，通過改變輸出脈沖寬度來改變IGBT導通時間的長短，從而調節(jié)電機的轉速。
2.3顯示部分
顯示部分的主控元件是AT89C51，顯示部分與驅動部分之間通過AT89C51和2812的串行口（即用通信方式）傳遞指令。同時顯示部分所需的5V電源由控制部分提供。
這里轉速的采集是用AT89C51的計數(shù)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(shù)碼管顯示，在此AT89C51擔當了一個頻率計的功能。
系統(tǒng)讓用戶通過鍵盤輸入轉速，而不是通過電位器調節(jié)。因為電位器輸出的是一個模擬量，通過2812內部集成的A/D來采集這個電壓量時并不穩(wěn)定，會略微地漂移，這種略微的漂移會導致轉速較大的波動。為了避免這種波動，本系統(tǒng)使用了全數(shù)字量的鍵盤，AT89C51從鍵盤讀入數(shù)字量，然后將此量通過通信口傳給2812，以實現(xiàn)全數(shù)字無級調速控制。
3 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件設計思想是通過不斷采集電機轉速，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(tǒng)給定的轉速相同，程序就認為系統(tǒng)已經(jīng)入鎖了。系統(tǒng)控制時始終監(jiān)視電機電流和位置反饋，一旦出現(xiàn)異常，就啟動相應的報警機制，并讓電機停止轉動。
實際速度的測量是程序每隔20ms從霍爾元件反饋處讀脈沖，讀到一個脈沖就記一轉，共采樣10次記一個周期，即程序統(tǒng)計200ms內的脈沖數(shù)來計算電機的實際轉速。
按照這種計算方法，系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差是75轉/分，已完全滿足高速電機的誤差要求。
為了電機工作安全，系統(tǒng)除了設置過流保護外，還為用戶設置了電機最大速度越限報警，系統(tǒng)程序在工作時，會不斷與這個最大速度比較，一旦檢測到電機實際轉速超過用戶給定的最大轉速，立刻會超速報警，同時讓電機停止轉動。
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,無奇偶校驗
此外，對于電機的冷卻裝置，系統(tǒng)預留了相應的信號接口，可根據(jù)實際需要，外接相應冷卻裝置，用以提高電機的安全性能。
4 系統(tǒng)操作界面
操作界面根據(jù)實際的操作需要，進行了人性化設計，并設計了速度監(jiān)測曲線，方便用戶觀察電機轉速的穩(wěn)定度。此外，用戶通過操作界面可以方便地進行參數(shù)設置和更改。
5 結論
本電機調速系統(tǒng)經(jīng)實際測試，控制精度高、運行穩(wěn)定可靠，帶載時的控制精度也在75轉偏差內，與理論值接近，實際調試時進行過載及超速等實驗，系統(tǒng)反應靈敏，控制過程安全可靠。本系統(tǒng)使用了功能強大的DSP（TMS320F2812）芯片，系統(tǒng)擴展空間大，可根據(jù)實際應用需要進行擴展。
本文作者創(chuàng)新點：①本調速系統(tǒng)綜合了TMS32F812和MC33035;②電機轉速的人工輸入使用了全數(shù)字量的鍵盤;③控制系統(tǒng)用485總線與PC進行通信;④所有信號線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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