基于DSP的BLDC调速控制器的设计 - 图文

本科毕业设计（论文）

题目 基于DSP的BLDC调速控制器的设计

学 院 电气与自动化工程学院 年 级 06级 专 业 自动化 班 级 1601061 学 号 160106128 学生姓名 张 聪 指导教师 钟黎萍 职 称 讲师 论文提交日期 2010-5-18

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基于DSP的BLDC调速控制器的设计

摘要

无刷直流电动机是随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电机，它是现代工业设备中重要的运动部件。无刷直流电机的最大特点是没有换向器和电刷组成的机械接触结构。因此，无刷直流电机没有换向火花，寿命长，运行可靠，维护简单。由于这一系列优点，它的用途比有刷直流电机更加广泛，尤其适用于航空航天、电子设备、采矿、化工等特殊工业部门。

无刷直流电机大多以霍尔元件、光电编码或其他位置检测元件作为传感器。但当电机的尺寸小到一定程度时，使用位置传感器的弊病就比较明显。因此，在小型和轻载起动条件下，无位置传感器无刷直流电机成为理想的选择。本文采用的就是过零点反电动势检测法。

本文中采用的是一块由TI公司新研究出产的TMS320F2812芯片,它不但运行速度高，处理功能强大，并且具有丰富的片内外围设备。

本课题主要完成了以下几个方面的功能设计： 一， 基于DSP TMS320F2812的最小系统设计； 二， 反电势检测法的阐述；

三， 系统主电路的设计并进行原理图的绘制和PCB的制作； 四， 完成对电路板的焊接并进行控制电路的调试。 关键词：无刷直流电机 换向器 反电势法 无传感器检测

I

The design of BLDC speed controller based on DSP

Abstract

Brushless Dc Motor is a new kind of dc Motor developed from electronic technology and has become an important motion component in the modern industrial equipment. Its biggest characteristic is that it has no mechanical commutator and brush. Therefore, Brushless Dc Motor has many advantages of no commutation spark, longer life, reliable operation and easy to maintain. It has been used more widely than Brush Dc Motor ,especially in the special industrial sectors ,for example, aerospace, electronic equipment, mining and chemical industry.

Most of the Brushless Dc Motors use hall element, photoelectric coding or other position detection devices as sensors. However, when the motor’s size is smaller, motors using the position sensor will be very hard. Therefore, sensorless Brushless Dc Motor becomes an ideal choice in the small and light-load starting conditions. The detection method adopted in this paper is zero-detecting back EMF.

This paper adopts TMS320F2812 as main controller, which not only can operate at a high speed, be of powerful processing ability, and has rich peripheral devices within the chips.

The main works in this paper are following:

1. The minimum system design based on DSP TMS320F2812 is made. 2. The back EMF detection method is carefully studied.

3. The main circuit was designed, the schematic and PCB were made as well. 4. The circuit board was welded, and BLDC’s sensorless control system was operated. Key Words: Brushless DC Motor; commutator; EMF; Sensorless detection

II

目录

1.引言 ............................................................................................................................................ 1

1.1研究背景 ............................................................................................................................... 1 1.2无刷直流电机的研究历史及现状 ....................................................................................... 2 1.3无刷直流电动机的发展历程 ............................................................................................... 3

2.无刷直流电机的结构和工作原理 .................................................................................... 5

2.1永磁无刷直流电机的结构 ................................................................................................... 5 2.1.1电机本体 ......................................................................................................................... 6 2.1.2逆变器 ............................................................................................................................. 7 2.1.3位置检测器 ..................................................................................................................... 8 2.1.4控制器 ............................................................................................................................. 9 2.2无刷直流电动机的基本工作原理 ....................................................................................... 9 2.3永磁无刷直流电动机和正弦波永磁同步电动机 ............................................................. 11

3.永磁无刷直流电机无位置传感器控制 ......................................................................... 13

3.1 BLDC无位置传感器控制问题的提出 .............................................................................. 13 3.2反电势法 ............................................................................................................................. 13 3.3 BLDC反电势过零点检测方法 .......................................................................................... 17

4.无位置传感器检测硬件系统的实现 ............................................................................. 20

4.1TMS320F2812 DSP 系统与应用 ........................................................................................ 20 4.2硬件组成及其工作原理 ..................................................................................................... 24 4.2.1 DSP最小系统 .............................................................................................................. 25 4.2.2主电路设计 ................................................................................................................... 28

5.无位置传感器控制系统软件设计 .................................................................................. 33

5.1系统程序开发平台概述 ..................................................................................................... 33 5.2软件总体设计 ..................................................................................................................... 33 5.3 PWM波的产生 ................................................................................................................... 35 5.3.1 PWM波生成原理 ........................................................................................................ 35

III

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