CN201813339U - 一种基于dsp的无刷直流电机控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，本实用新型涉及无刷电机控制技术领域，特别是涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制系统。本实用新型的基于DSP的无刷电机控制系统，包括：电源转换电路、电子开关电路、驱动电路、控制核心DSP、状态/转速显示电路、无刷电机和速度调节信号，其中：电源转换电路，用于将直流电源进行电压转换，分别为电子开关电路、驱动电路和控制核心DSP以及状态/转速显示电路提供电源，使其能正常工作；电子开关电路，与无刷直流电机相连等，该系统使得电机响应速度快，输出转矩脉动小，使转速调节更圆滑，系统控制精度高，扩大了电机的应用范围，具有重要的实际应用意义。

Description

一种基于DSP的无刷直流电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及无刷电机控制技术领域，特别是涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制系统。

背景技术

传统直流电机由于具有电刷，以机械方式进行换相，因而存在相对的机械摩擦，因此具有噪声大、无线电干扰以及寿命短等问题，且制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用范围。

随着大功率半导体器件、电力电子技术、微电子技术的不断发展以及高性能永磁材料的不断出现，无刷电机采用电子开关电路代替电刷机械结构，其具有高可靠性、高效率和优良的调速性能等优点，无刷直流电机在工业和民用领域已经得到广泛应用。随着节能、降噪、绿色环保等趋势，无刷直流电机具有更广阔的发展空间，因此，无刷电机的控制系统研究具有重要的实际意义。

目前，无刷电机的控制系统核心大多采用单片机，导致存在外围电路比较复杂、输出转矩脉动量较大、且控制精度低和功能可扩展性差等问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于DSP的无刷直流电机控制系统。

本实用新型的基于DSP的无刷电机控制系统，包括：

电源转换电路101、电子开关电路102、驱动电路103、控制核心DSP104、状态/转速显示电路105、无刷电机106和速度调节信号107，其中：

电源转换电路101，用于将直流电源进行电压转换，分别为电子开关电路102、驱动电路103和控制核心DSP104以及状态/转速显示电路105提供电源，使其能正常工作；

电子开关电路102(参见图2)，与无刷直流电机106相连，用于无刷直流电机的换相，它由六个功率开关管构成，分为三个桥臂，每个桥臂由上下两个功率开关管组成；图2是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的电路拓扑及驱动电路图；

驱动电路103(参见图2)，与控制核心DSP104相连，用于接收DSP104所产生的六路PWM波形并进行信号放大，然后发送给电子开关电路102；即根据PWM波形来控制电子开关电路102中功率开关管的导通相和导通时间，以实现电机正常运行。

控制核心DSP104(参见图3)，分别与驱动电路103、状态/速度显示电路105和速度调节信号107相连，用于接收电机定子电流信号、霍尔信号和转速调节信号，电流内环主要是利用基于径向基函数RBF神经网络整定的PI控制来削弱电流的波动量。

所述的基于DSP的无刷直流电机控制系统，该系统还有七段数码管，轮流显示电机转速和电机正常运行或过流保护状态的代码。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，本实用新型与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，该系统中的DSP主要功能是根据速度调节信号得到对应的额定转速，转速外环采用PI调节，从而得到电流内环所需的参考信号，根据霍尔电流传感器采样值，对电流内环采用RBF+PI控制，并结合霍尔信号产生PWM信号以控制功率开关管的导通相和导通时间；同时根据电流检测值进行过流保护及状态/速度显示等功能；DSP还具有霍尔安装角度60°/120°智能判断功能。该系统使得电机响应速度快，输出转矩脉动小，使转速调节更圆滑，系统控制精度高，扩大了电机的应用范围，具有重要的实际应用意义。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的电路拓扑及驱动电路图；

图3是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的控制核心原理图；

图4是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的电机定子电流波形。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的结构示意图。

参见图1，本实用新型提供了一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，该系统包括：电源转换电路101、电子开关电路102、驱动电路103、控制核心DSP104、状态/转速显示电路105、无刷电机106和速度调节信号107，其中：

电源转换电路101，用于将直流电源进行电压转换，分别为电子开关电路102、驱动电路103和控制核心DSP104以及状态/转速显示电路105提供电源，使其能正常工作；

电子开关电路102(参见图2)，与无刷直流电机106相连，用于无刷直流电机的换相，它由六个功率开关管构成，分为三个桥臂，每个桥臂由上下两个功率开关管组成，图2是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的电路拓扑及驱动电路图；

驱动电路103(参见图2)，与控制核心DSP104相连，用于接收DSP104所产生的六路PWM波形并进行信号放大，然后发送给电子开关电路102。即根据PWM波形来控制电子开关电路102中功率开关管的导通相和导通时间，以实现电机正常运行。

控制核心DSP104(参见图3)，分别与驱动电路103、状态/速度显示电路105和速度调节信号107相连，用于接收电机定子电流信号、霍尔信号和速度调节信号，电流内环主要是利用基于径向基函数RBF神经网络整定的PI控制来削弱电流的波动量，图4是本实用新型提供的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统的输出电流波形。从图中可以看出电机换相时的电流脉动量较小，从而降低换相时的转矩脉动量，并实现过流保护等功能；根据霍尔信号计算出电机的转速和电子开关电路102的导通相和导通时间，转速外环用于控制电机按指定速度恒速运行；并将电机的霍尔安装角度信号、运行状态和速度均发送给状态/速度显示电路105，通过数码管进行显示。

需要说明的是，基于径向基函数RBF神经网络整定的PI控制，径向基函数RBF网络的向量通常采用高斯基函数，且采用增量式PI控制，参数调整采用梯度下降法。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，具有外围电路少、过流/堵转保护、状态/转速显示、60°/120°霍尔安装角度智能判断以及输出转矩脉动小等特点，系统控制精度高、应用范围广，具有重要的实际应用意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于，包括：

电源转换电路(101)、电子开关电路(102)、驱动电路(103)、控制核心DSP(104)、状态/转速显示电路(105)、无刷电机(106)和速度调节信号(107)，其中：

电源转换电路(101)，用于将直流电源进行电压转换，分别为电子开关电路(102)、驱动电路(103)和控制核心DSP(104)以及状态/转速显示电路(105)提供电源，使其能正常工作；

电子开关电路(102)，与无刷直流电机(106)相连，用于无刷直流电机的换相，它由六个功率开关管构成，分为三个桥臂，每个桥臂由上下两个功率开关管组成；

驱动电路(103)，与控制核心DSP(104)相连，用于接收DSP(104)所产生的六路PWM波形并进行信号放大，然后发送给电子开关电路(102)；即根据PWM波形来控制电子开关电路(102)中功率开关管的导通相和导通时间，以实现电机正常运行；

控制核心DSP(104)，分别与驱动电路(103)、状态/速度显示电路(105)和速度调节信号(107)相连，用于接收电机定子电流信号、霍尔信号和转速调节信号，电流内环主要是利用基于径向基函数RBF神经网络整定的PI控制来削弱电流的波动量。

2.如权利要求1所述的基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于，该系统还有七段数码管，轮流显示电机转速和电机正常运行或过流保护状态的代码。 

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