[经验]

基于HXS320F28034无刷直流电机控制系统设计

2021-6-16 10:24:18

1591 DSP芯片直流无刷电机

1 引言
众所周知，无刷直流电机既具有交流电机简单，运行可靠，维护方便等优点，又具有直流电机运行效率高，不受机械换向限制，调速性能好，易于做到大容量、高转速等特点。中科昊芯的HXS320F28034数字信号处理器(DSP)既具有高速信号处理和数字功能所需的体系结构。还具有专为电机控制应用提供单片解决方案所需的外围设备。以HXS320F28034为核心的全数字电机控制系统极大地简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，降低了成本，并对无刷直流电机的普及应用具有良好的前景。

2 系统设计方案

该系统设计采用三相Y型永磁方波无刷电机PWM控制方案，通电方式为两两通电。它采用全数字闭环控制。其中，电流环采用PI调节器，速度环采用遇限削弱积分的积分分离PID控制算法。逆变器采用全桥型PWM调制。

3 系统硬件设计
采用HXS320F28034作为控制器，用于处理采集到的数据和发送控制命令。 HXS320F28034控制器首先通过3个I／0端口捕捉直流电机上霍尔元件H1，H2，H3的高速脉冲信号，检测转子的转动位置，并根据转子的位置发出相应的控制字，以改变PWM信号的当前值，进而改变直流电机驱动电路(全桥控制电路MOS)中功率管的导通顺序，实现对电机转速和转动方向的控制。

转子位置检测
控制无刷直流电机时，DSP控制器根据转子的当前转动位置，发送相应的控制字，通过改变 PWM脉冲信号的占空比控制电机。无刷直流电机的转子位置是由位置传感器来检测的。该系统设计采用了3个霍尔元件。随着电机转子的旋转，产生一系列“0”和“1”的信号。这些脉冲信号通过I／0端口传输给 DSP，DSP读取霍尔元件的状态值，以确定转子的当前位置。再通过改变PWM信号的占空比控制驱动电路，改变功率管的导通顺序，实现电机的换相控制并调节电机的转速。

4 系统与上位机的通讯
系统采用SCI接口完成与上位机的通讯功能，采用RS一232通信，通过上位机给定速度．同时控制过程中电机的速度、电流、位置反馈量等参数，以实时发送上位机显示；

5 实验结果
在硬件电路的基础上，通过软件编程得到下图所示的实验结果。下图为空载相电流波形图：