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學模型的基礎上，重點闡述了雙電動機控制系統的硬件設計。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。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。系統能同時控制兩臺無刷直流電動機，并通過軟件編程實現同步控制。
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、調速性能好的優點。正是這些優點使得無刷直流電動機在當今國民經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，根據位置傳感器檢測到的位置信號，通過DSP(數字信號處理器)產生一定的邏輯控制PWM波形來驅動電動機，實現無刷直流電動機的平穩運轉。近年來，隨著工業的快速發展，對產品性能的要求也在逐年提高。對于現代某些產品，單單控制一臺電動機已經不能滿足需求了，需要同時控制多臺電動機協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，根據軟件設計的不同控制方式，可以同步或者按照某一規律驅動電動機運轉。

1 雙電動機同步控制系統
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，提高了系統的精度。

2 控制系統硬件設計
2．1 系統的電源設計
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。