DSP在无刷直流电机控制中的应用简介

4.1相电流检测

TMS320LF2407A接受到电阻上放大的压降信号后，经由A/D转换后得到电流信号。在转换结束时，A/D模块向CPU发送一个中断请求信号，等待CPU处理。每隔50us，DSP控制器对相电流进行采样，从而实现20kHz的电流调节环。根据电流误差，PID控制器在每个PWM周期开始时对PWM脉冲的占空比进行调节。

4.2转子位置和速度检测

掌握好恰当的换相时刻，可以减小转矩的波动。位置检测不但用于换相控制，而且还用于产生速度控制量。

位置信号是通过3个霍尔传感器得到的。他们的输出信号相差1200。每个机械转有6次换相，通过将DSP设置为双沿触发捕捉中断功能，可以获得正确的换相时刻。通过将DSP的捕捉口CAP1～CAP3设置为I/O口，并检测该口的电平状态，来的到具体的捕捉中断。

位置信号还可以用于产生速度控制量。只要测得两次换相的时间间隔 ，就可以根据下式计算出两次换相时间的平均角速度。

两次换相的时间间隔可以通过捕捉中断发生时读定时器2的T2CNT寄存器的值来获得。

4.3电流和速度调节

相电流的调节可以通过调节载频为20kHz的PWM信号的脉冲宽度来实现。

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—用户想要的参考电流;

Imea——实际测得的相电流;

Ierror——要调节的相电流误差;

速度调节采用PI算法，以获得最佳的动态效果。计算公式如下：

式中Iref-速度调节输出;

ek -第k次速度偏差;

Kp -速度比例系数;

Ki -速度积分系数;

T -速度调节周期;

试验证明能产生很好的三相PWM控制波形。图5为产生的PWM波形。

图5 利用DSP控制三相无刷直流电动机产生的PWM波形

前面所叙述的系统初始化、位置信号检测、PWM信号输出等软件模块，可以实现一个基本的具有位置传感器的三相直流无刷电动机速度控制系统。然而为了建立一个更完善的系统，还需要增加一些功能模块，如调节电动机转速的控制模块、保存系统运行数据的数据记录模块等，TMS320LF2407与pc机之间采用的通讯是采用RS-485进行半双工的接口电路。由于pc机提供的是RS233接口，需要RS-32和RS-85间进行接口转换。

5 结束语

本文作者创新点:将工业控制中普遍使用的PI算法在DSP上实现PWM波形输出，由于单片机自身性能的限制，已难以满足高速度，高精确的电机控制要求，而用DSP则很好的实现用于直流无刷电机控制的PWM波形输出。