CN204681273U - 一种基于dsp的无刷直流电机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，属于电机控制领域，本实用新型的目的就是对现有的无刷直流电机控制系统进行改进，从而减小控制系统体积，提高其稳定性和抗干扰性，使其实用性更强，本实用新型采用了相电流检测电路、转速检测电路、转子位置检测电路，整个系统的稳定性大大提高，同时由于增加了保护电路，整个系统的安全更得以保障；整个系统的长线采用了屏蔽线，电路PCB板的导线和元器件间的间隔稍作增大，地线也比其余走线要宽，DSP控制单元产生的PWM波进入IGBT之前经过了光耦进行隔离，所以整个体统的抗干扰性得到了很大的提升。
Description
技术领域
本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及一种基于DSP的无刷直流电机控制系统。
背景技术
随着计算机技术和智能控制理论的飞速发展，MCU、DSP、FPGA、CPLD等未处理器的指令速度与存储空间发生了质的变化，直接高效的促进了无刷直流电机控制技术的发展，如今人们普遍使用TI公司的DSP作为电机控制的微处理器，因为其运算速度比较快，而且可以实现复杂的实时控制，比如能提高电机控制系统性能的卡尔曼滤波、状态预估、和参数自适应等复杂控制方式均可由DSP来实现。
目前无刷直流电机的控制方式按照有无转子位置传感器来划分可以分为：有位置传感器控制方式和无位置传感器控制方式，其中有位置传感器控制方式是指在无刷直流电机的定子上安装位置传感器来检测转子在实际工作过程中的位置，然后将位置信号通过A/D转换变成电信号，为电子换向电路提供准确的换向信息，从而控制功率开关管的开关状态。无位置传感器控制方式则是通过对电机的磁链、电流和电压等物理量进行相应的处理间接的获得转子位置，从而控制电机。
虽然目前所采用的无刷直流电机控制方式越来越先进，越来越精确，但是稳定性和抗干扰性却不尽如人意。
实用新型内容
本实用新型的目的就是对现有的无刷直流电机控制系统进行改进，从而提高其稳定性和抗干扰性，使其实用性更强。
一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，它包括整流滤波电路、功率驱动电路、DSP控制单元、相电流检测电路、转子位置检测电路、转速检测电路、保护电路、以及按键和显示电路，整流滤波电路与功率驱动电路相连后接入直流电机，相电流检测电路一端连接电机的电源输入端，另一端则与DSP控制单元连接，转子位置检测电路与转速检测电路的两端分别连接至直流电机和DSP控制单元，保护电路与功率驱动电路相连接，按键和显示电路则与DSP控制单元相连。
整流滤波电路包括变压器、电源滤波器、桥式整流电路和电容滤波电路，交流电经过变压器变换为符合需要的交流电压后，接入电源滤波器降低电磁噪声，而后接入桥式整流电路，将交流信号转换为直流信号，最后经过电容滤波电路后输出平滑的直流信号至功率驱动电路。
功率驱动电路采用的是高集成的功率模块IGBT芯片IRAMS10UP60A。
DSP控制单元采用的是TMS320F28335芯片作为微控制器。
相电流检测电路采用的是HY5P霍尔电流传感器。
转速检测电路采用的是专用转速检测芯片MC33039。
转子位置检测电路采用的是磁敏式霍尔位置传感器。
保护电路利用的是电压比较器LM311和LM339的工作原理来实现的。
按键和显示电路采用的是4*4矩阵按键以及74AC245芯片作为显示驱动。
对于长线传输采用的是屏蔽线，电路PCB板的导线间元器件的间隔稍作加大，地线也比其余走线要宽，减小地线阻抗。
DSP控制单元产生的PWM波进入IGBT前一定要经过光耦进行隔离。
由于采用了以上技术方案，本实用新型有以下有益效果。
1、 由于采用了相电流检测电路、转速检测电路、转子位置检测电路，整个系统的稳定性大大提高，同时由于增加了保护电路，整个系统的安全更得以保障。
2、 由于采用的是有位置传感器的控制方式，转子位置传感器就显得尤为重要，目前常用的位置传感器有电磁式位置传感器、光电式位置传感器以及磁敏式位置传感器，电磁式位置传感器是通过电磁感应达到位置测量，它的结构简单，适应性也较强，但是相对的体积也较大，光电式位置传感器主要是通过光电效应来实现位置检测，它性能可靠，调整方便，但是对电机的使用环境要求较高，磁敏式位置传感器主要是通过霍尔效应和磁阻效应来实现位置检测，相对于前两种它稳定可靠，而且体积小，适应性也强。
3、 由于整个系统的长线采用了屏蔽线，电路PCB板的导线和元器件间的间隔稍作增大，地线也比其余走线要宽，DSP控制单元产生的PWM波进入IGBT之前经过了光耦进行隔离，所以整个体统的抗干扰性得到了很大的提升。
附图说明
图1为系统整体框图。
图2为整流滤波电路结构图。
图3为转子位置检测电路图。
具体实施方式
下面是结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。
如图1所示：本实用新型包括整流滤波电路1、功率驱动电路2、DSP控制单元3、相电流检测电路4、转速检测电路5、转子位置检测电路6、保护电路7、以及按键和显示电路8。其中整流滤波电路1与功率驱动电路2相连后接入直流电机，相电流检测电路4一端连接电机的电源输入端，另一端则与DSP控制单元3连接，转子位置检测电路5与转速检测电路6的两端分别连接至直流电机和DSP控制单元3，保护电路7与功率驱动电路2相连接，按键和显示电路则8与DSP控制单元相连3。
功率驱动电路2我们采用的是高集成的功率模块IGBT，与分离元件组成的功率驱动电路相比，采用IGBT更加的安全、可靠、稳定。
DSP控制单元3我们采用TMS320F28335芯片作为微控制器，它包含单精度浮点单元，用户可以使用高层次的语言开发系统控制软件。
相电流检测目前常用的有两种：电阻分压法、霍尔电流传感器法。电阻分压法是通过分压电阻将主电路的电流信号转换成电压信号来方便分析，这种方法简单实用但是精准度却不高；霍尔电流传感器法是利用霍尔电流传感器来检测相电流，这种方法不仅精度高，而且体积小，本实用新型的相电流检测电路4采用的就是HY5P霍尔电流传感器。
转速检测电路5我们采用的是高集成的专用转速检测芯片MC33039，由于采用MC33039芯片，无需电磁、光电转速计就能精准的得到电子的转速信息，使得系统体积更小，安装更为方便。
转子位置检测电路6我们采用的是有位置传感器检测法，我们使用目前最常用的磁敏式霍尔位置传感器。
保护电路7由过流保护电路、过压保护电路以及欠压保护电路组成，它们的作用是在可能出现的过流、过压以及欠压情况下能保护元器件以及电机的安全，过流保护电路是将母线电流通过转换输入至电压比较器LM311，与给定的电压参考值进行比较，如超过参考值则输出高电平信号，IGBT则停止工作，相同的原理，过压保护电路以及欠压保护电路也是利用了电压比较器LM339的工作原理来实现的。
按键及显示电路8包括按键电路以及显示电路，其中按键电路我们选择的是4*4的矩阵按键，其中包括数字“0-9”、“正转”、“反转”、“启停”、“设置”、“确认”、“返回”这16种按键定义，显示电路我们采用的是74AC245芯片作为显示驱动。
如图2所示：整流滤波电路1包括变压器101、电源滤波器102、桥式整流电路103和电容滤波电路104，交流电经过变压器101变换为符合需要的交流电压后，接入电源滤波器102降低电磁噪声，而后接入桥式整流电路103，将交流信号转换为直流信号，最后经过电容滤波电路104后输出平滑的直流信号至功率驱动电路2。
如图3所示：转子位置检测电路6主要由接插件J1、低速光耦U1以及四通道差分接收芯片U2等构成，我们给电机的每一相绕组都安装一个磁敏式霍尔位置传感器，由三个霍尔元件输出的高低电平来判断转子当前位置，再将位置信号接入J1，通过低速光耦U1进行隔离，同样再经过四通道差分接收芯片U2送入DSP控制单元3进行运算处理，这样能极大程度的减少信号对DSP的干扰，提高整个系统运行的稳定性。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式的限制，本领域的技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，它包括整流滤波电路、功率驱动电路、DSP控制单元、相电流检测电路、转子位置检测电路、转速检测电路、保护电路、以及按键和显示电路，其特征在于：所述整流滤波电路与所述功率驱动电路相连后接入直流电机，所述相电流检测电路一端连接电机的电源输入端，另一端则与所述DSP控制单元连接，所述转子位置检测电路与所述转速检测电路的两端分别连接至直流电机和所述DSP控制单元，所述保护电路与所述功率驱动电路相连接，所述按键和显示电路则与所述DSP控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述整流滤波电路包括变压器、电源滤波器、桥式整流电路和电容滤波电路，交流电经过所述变压器变换为符合需要的交流电压后，接入所述电源滤波器降低电磁噪声，而后接入所述桥式整流电路，将交流信号转换为直流信号，最后经过所述电容滤波电路后输出平滑的直流信号至所述功率驱动电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述功率驱动电路采用的是高集成的功率模块IGBT芯片IRAMS10UP60A。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述DSP控制单元采用的是TMS320F28335芯片作为微控制器。
5.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述相电流检测电路采用的是HY5P霍尔电流传感器。
6.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述转速检测电路采用的是专用转速检测芯片MC33039。
7.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述转子位置检测电路采用的是磁敏式霍尔位置传感器。
8.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述保护电路利用的是电压比较器LM311和LM339的工作原理来实现的。
9.根据权利要求1所述的一种基于DSP的无刷直流电机控制系统，其特征在于：所述按键和显示电路采用的是4*4矩阵按键以及74AC245芯片作为显示驱动。
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| CN201520369857.0U CN204681273U (zh) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | 一种基于dsp的无刷直流电机控制系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105099327A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-25 | 无锡伊佩克科技有限公司 | 一种基于电源控制器的电机位置控制系统 |
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2015
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