前言：本站為你精心整理了無刷直流電機控制系統設計方案范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

無刷直流電機芯片具備高性能、低功耗以及低成本的特點，在數字化控制系統中其外設資源只需利用少量的外圍芯片就可以完成所需功能,特別是其雙事件管理模塊可以有效地控制多個逆變器，因此極大的提升了系統的可靠性。

1無刷直流電機控制系統結構分析

無刷直流電機控制系統通過對脈寬調制方式的利用控制電機的轉向和轉速，其主控制器為TMS320LF2407A芯片。外圍電路主要包括數碼顯示、串行通信、驅動電路以及電源管理等。首先2407A控制器利用三個CAP端口對霍爾元件的高速脈沖信號進行捕捉，隨后對轉子的轉動位置進行檢測，并以轉子的位置為根據激發相應的控制，使PWM信號的值得以改變。在經過相應的隔離之后，PWM信號就能夠到達逆變橋，對其中IGBT的開通和關斷進行控制。霍爾元件H1、H2、H3會隨著電機轉子的轉動形成六種狀態，DSP能夠以每一種狀態為依據將相應的控制字發出，從而使電機的通電相序得以改變，最終有效地控制電機的轉動方向、轉速以及連續運行。

2電機控制系統模塊

（1）電源管理

電源管理就是提供所需電壓，確保各單元電路能夠穩定工作，其主要包括以下幾個部分：①選擇+24V直流電源作為無刷直流電機供電電源，然后利用LM7815穩壓器將其轉換為+15V，向相關電路和驅動芯片IR2136供電；②選擇3.3V為2407A供電，這樣就能夠對其芯片功耗進行有效控制。在本方案中采用了與TPS75733相同的電源專用芯片，可以將5V電壓轉換成3.3V。

（2）時鐘輸入

由于DSP的內部指令具有較高的周期，外部晶振缺乏充足的主頻，因此PLL被配備到了多數芯片中，這個模塊通過對外部濾波器回路的利用對電磁干擾和信號抖動進行抑制，濾波器回路主要包括電容、電阻，如果由l0MHz有源晶振提供外部時鐘信號，那么狀態寄存器和系統控制對4倍頻因子進行設置，這時2407ADSP工作在最大時鐘頻率。

（3）片外存儲器

本方案中的片外存儲器為具有15ns訪問時間、64K×16位容量以及3.3V工作電壓的RAMCY7C1021。通過地址線、數據線片外存儲器就可以連接DSP；輸入使能引腳WE與輸出使能引腳OE分別連接DSP的寫選通DSPWE與讀選通DSPRD。用跳線在進行仿真調試的時候將片選引腳CE連接到選通引腳DSPPS，并且將其作為外部程序存儲器。

（4）驅動電路

IGBT、MOSFET的專用柵極驅動集成電路就是IR2136，其主要為選擇自舉技術，因此只需要一個直流電源就可以使功率驅動元件驅動電路實現對功率管的最優驅動。同時其還具備完善的過流保護和欠壓保護，從而提升了系統的安全性。在本方案中三相全控逆變橋電路主要是由IRG4BC30UD組成的，主功率電路能夠接收6路PWM信號，IR2136芯片能夠對六個大功率管的關斷和導通順序進行同時控制，并且還可以對三相全橋驅動電路下半橋和上半橋的導通關斷進行控制，從而實現控制電機正反轉和轉速的目的。

（5）位置檢測和轉向控制

霍爾位置傳感器主要包括兩個方面的功能，首先是對電機相繞組的換相信號進行檢測，其次是和控制器共同構成轉速的反饋環節。

（6）串行通訊接口電路

本方案中利用RS232串行通信向DSP進行傳輸，隨后由DSP向上位機傳輸運行的結果，這樣可以保證被控電機和遠程客戶端之間的通訊。在進行串行通訊的時候主要采用驅動芯片ADM202E，其具有+5V供電、集成度高、功耗低等特點。

（7）數碼顯示電路

本方案通過對SPI同步串行口的利用保證顯示單元與DSP實現通訊。8位LED顯示器主要是由MAX7219來驅動的，其LOAD、CLK、DIN分別連接了2407ADSP的SPICLK、SPISTE、SPISIMO端。利用寄存器進行設置，使DSP在主操作模式下工作，其中從片為MAX7219。

3系統主控軟件

①DSP初始化：主要是初始化A/D、EVA事件管理器等各種模塊的寄存器；②參數設定子程序：主要是利用PC機通過串口預置電機的給定速度與電流環、速度環的各自的積分系數、比例系數等，具有靈活方便的特點。③正反轉設定子程序：主要是利用串口在電機運行之前將一個正反轉標志設定好，也就是完成計數，并且將誤碼數輸出。

4結語

相對于傳統的單片機而言，本設計方案具有性能穩定可靠、運行速度快、設置靈活、電路簡單等特點，因此應用范圍廣。

作者：吳瑋瑋 單位：陜西國防工業職業技術學院