DSP在無刷直流電機控制中的應用簡介

4.1相電流檢測

TMS320LF2407A接受到電阻上放大的壓降信號后，經由A/D轉換后得到電流信號。在轉換結束時，A/D模塊向CPU發送一個中斷請求信號，等待CPU處理。每隔50us，DSP控制器對相電流進行采樣，從而實現20kHz的電流調節環。根據電流誤差，PID控制器在每個PWM周期開始時對PWM脈沖的占空比進行調節。

4.2轉子位置和速度檢測

掌握好恰當的換相時刻，可以減小轉矩的波動。位置檢測不但用于換相控制，而且還用于產生速度控制量。

位置信號是通過3個霍爾傳感器得到的。他們的輸出信號相差1200。每個機械轉有6次換相，通過將DSP設置為雙沿觸發捕捉中斷功能，可以獲得正確的換相時刻。通過將DSP的捕捉口CAP1～CAP3設置為I/O口，并檢測該口的電平狀態，來的到具體的捕捉中斷。

位置信號還可以用于產生速度控制量。只要測得兩次換相的時間間隔 ，就可以根據下式計算出兩次換相時間的平均角速度。

兩次換相的時間間隔可以通過捕捉中斷發生時讀定時器2的T2CNT寄存器的值來獲得。

4.3電流和速度調節

相電流的調節可以通過調節載頻為20kHz的PWM信號的脈沖寬度來實現。

Ierror=Iref - Imea

cyclenew=cycleold+IerrorK

如果cyclenew>=Timer_period, 那么cyclenew=Timer_period

如果cyclenew>Timer_period，那么cyclenew=0

其中Iref—用戶想要的參考電流;

Imea——實際測得的相電流;

Ierror——要調節的相電流誤差;

速度調節采用PI算法，以獲得最佳的動態效果。計算公式如下：

式中Iref-速度調節輸出;

ek -第k次速度偏差;

Kp -速度比例系數;

Ki -速度積分系數;

T -速度調節周期;

試驗證明能產生很好的三相PWM控制波形。圖5為產生的PWM波形。

圖5 利用DSP控制三相無刷直流電動機產生的PWM波形

前面所敘述的系統初始化、位置信號檢測、PWM信號輸出等軟件模塊，可以實現一個基本的具有位置傳感器的三相直流無刷電動機速度控制系統。然而為了建立一個更完善的系統，還需要增加一些功能模塊，如調節電動機轉速的控制模塊、保存系統運行數據的數據記錄模塊等，TMS320LF2407與pc機之間采用的通訊是采用RS-485進行半雙工的接口電路。由于pc機提供的是RS233接口，需要RS-32和RS-85間進行接口轉換。

5 結束語

本文作者創新點:將工業控制中普遍使用的PI算法在DSP上實現PWM波形輸出，由于單片機自身性能的限制，已難以滿足高速度，高精確的電機控制要求，而用DSP則很好的實現用于直流無刷電機控制的PWM波形輸出。