TMS320F28335的雙電動機同步控制平臺設計

摘要：在分析無刷直流電動機數(shù)學模型的基礎上，重點闡述了雙電動機控制系統(tǒng)的硬件設計。采用TI公司的TMS320F28335為核心處理器，IR公司的IR2136為驅動芯片作為核心，構成雙電動機的控制系統(tǒng)。硬件設計包括電源設計、驅動芯片及外圍電路設計、檢測電路以及其他外圍電路設計。系統(tǒng)能同時控制兩臺無刷直流電動機，并通過軟件編程實現(xiàn)同步控制。
關鍵詞：無刷直流電動機；硬件設計；TMS320F28335；雙電動機

引言
長期以來，電動機作為機械能和電能的轉換裝置，在各個領域得到了廣泛應用。無刷直流電動機綜合了直流電動機和交流電動機的優(yōu)點，既具有交流電動機結構簡單、運行可靠、維護方便的特點，又具有直流電動機運行效率高、調速性能好的優(yōu)點。正是這些優(yōu)點使得無刷直流電動機在當今國民經(jīng)濟的很多領域得到了廣泛的應用。無刷直流電動機采用電子換向裝置，根據(jù)位置傳感器檢測到的位置信號，通過DSP(數(shù)字信號處理器)產(chǎn)生一定的邏輯控制PWM波形來驅動電動機，實現(xiàn)無刷直流電動機的平穩(wěn)運轉。近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對產(chǎn)品性能的要求也在逐年提高。對于現(xiàn)代某些產(chǎn)品，單單控制一臺電動機已經(jīng)不能滿足需求了，需要同時控制多臺電動機協(xié)調有序地工作才能滿足功能需要。
設計以TI公司的TMS320F28335作為處理器，采用驅動芯片和MOSFET的形式驅動兩臺無刷直流電動機。在完成硬件設計的基礎上，根據(jù)軟件設計的不同控制方式，可以同步或者按照某一規(guī)律驅動電動機運轉。

1 雙電動機同步控制系統(tǒng)
控制對象為兩臺三相直流無刷電動機，額定功率為3kW，額定轉速為1 500 r／min，主要用在需要同步行走的場合，控制兩臺電動機同步行走。
直流無刷電動機的控制系統(tǒng)主要由控制部分、驅動及逆變電路部分、轉子位置檢測及電流采樣電路構成。其中，以TMS320F28335為核心的控制部分負責控制運算、模擬采樣等任務；驅動電路將控制電路輸出的弱電信號進行功率放大，輸出具有一定驅動能力的強電信號去控制逆變電路的開關管工作，實現(xiàn)將直流電逆變轉換供給電動機，達到對電動機的控制目的；位置檢測部分檢測電動機轉子信號，并送給控制部分處理；電流采樣部分完成對直流電源母線電流的檢測。整個系統(tǒng)外圍器件少，減小了設計難度，采用高性能傳感器檢測，提高了系統(tǒng)的精度。

2 控制系統(tǒng)硬件設計
2．1 系統(tǒng)的電源設計
TMS320F28335不同的外設需要的電壓不同，內核電壓1．8 V，I／O電壓3．3 V；上電次序也要求I／O電壓先于內核電壓，因此需要設計滿足控制系統(tǒng)需求的電源。選用TI公司的TPS767D318作為電源芯片，將輸入的5 V電壓轉換成3．3 V和1．8 V，作為DSP的電源輸入；而無刷直流電動機的電壓為24 V，相應的驅動芯片電壓選用+1 5 V或者-15 V，這樣利用DC／DC模塊將5 V電壓轉換成+15 V或者-15 V作為驅動芯片的電源。這樣，整個系統(tǒng)只需要供應5 V和24 V的電壓就能滿足需求。TPS767D318的外圍電路如圖1所示。