基于BD6209FS正弦波驱动的无刷直流电动机控制系统

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基于DSP无刷直流电动机控制系统设计

基于DSP无刷直流电动机控制系统设计宋连庆;袁世博;韩兴会【期刊名称】《计算机与数字工程》【年(卷),期】2018(046)003【摘要】Brushless DC motor has the characteristics of simple structure,high efficiency and high energy saving.It is widely used in various fields of economic development. In order to improve the speed control performance of brushless DC motor as a re?quirement,high performance DSP28335 for controlling the core of the motor speed controlsystem.Based on the principle of brush?less DC motor,a closed-loop PID control system with voltage and current is designed on the basis of brushless DC motor.The de?sign of brushless DC motor control system is completed from hardware and software.The control system includes brushless DC motor hardware drive circuit and PWM control speed control software system. And the simulation experiment is carried out inMatlab/Simulink.It is proved that the speed control system has the advantages of stable start speed,excellent speed regulation performance and high control precision,and it has good static,dynamic characteristics and adaptability.%无刷直流电动机具有结构简单,效率高节能等特点使其被广泛应用在经济发展的各项领域,该文以改善无刷直流电机的调速控制性能来作为要求,设计了以浮点型高性能DSP28335为控制核心的电动机转速控制系统.通过了解无刷直流电动机工作原理,在无刷直流电动机原来基础上设计了电压电流双闭环PID控制系统,从硬件和软件两个方面完成了无刷直流电动机控制系统的设计.控制系统包含无刷直流电动机的硬件驱动电路以及PWM控制调速软件系统.并在Matlab/Simulink中对控制系统进行搭建建模仿真实验,验证了此调速控制系统具有启动稳定迅速、调速性能优良以及控制精度高等优点,具有良好的静态,动态特性以及自适应性.【总页数】6页(P596-600,613)【作者】宋连庆;袁世博;韩兴会【作者单位】西安工程大学电子信息学院西安710048;西安工程大学电子信息学院西安710048;西安工程大学电子信息学院西安710048【正文语种】中文【中图分类】TN964.3【相关文献】1.基于DSP的无刷直流电动机控制系统设计 [J], 胡卓林;毛宏宇;王书士;路靖2.基于DSP的无刷直流电动机控制系统设计 [J], 戚鹏3.基于dsPIC30F4012的无刷直流电动机控制系统设计 [J], 吴青萍4.基于dsPIC30F4012的无刷直流电动机控制系统设计 [J], 刘鹏;李声晋;芦刚5.基于dsPIC30F3010的无刷直流电动机控制系统设计 [J], 郎宝华;闵喜艳;张婧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于DSP的高性能无刷直流电动机数字控制系统

用Ｔ公司的高性能数字信号处理器ＴＳ２Ｌ２０ＡＩＭ３０Ｆ４７为系统主控芯片。
及人们的日常生活之中。特别是以无刷直流电动机为运动源的电动机伺服系统，越来越多地应用于精
密自动控制、半导体制造等领域，并成为一个不断
进步与创新的工业领域。因此，研究并开发高精度
伺服系统在技术进步和经济发展上具有重要意义。目前国外大学和公司投入了大量人力、财力对其加
的运算能力、改进的并行结构和有效的成本等众多
优点，所以它已成为很多信号处理及控制系统的理
想选择。
以研究，在２０世纪８年代已推出了一系列商品化０的伺服控制系统，我国也有很多单位在研究、开发和引进高精度的电机伺服系统的技术、元器件和装备。为进一步提高伺服控制系统的性能，文中利
ｆａｕｅ．ａｃｍｂｎｔｏｆｄｇｔｌｓｇｎｌｐｏｅｓｒａｅａｅｎｌｇｃｒｕｉｉｉｌｃｎｒｌｏｏｏｏｔｒｃｔｏｓｓｃｅｓｕｌｅｔｒｓＶｉｏｉａｉｎｏｉｉｉａｒｃｓｏｎｄｒｌｔｄａａｏｉｃｔｇｔｏｔｏｆｍｔｒｆｒｍｏｏｏｎｒｌｉｕｃｓｆｌａ，ｄａｙ
０引言
随着社会生产力的发展，电动机作为机电能量
转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域

正弦波控制无刷直流电机

无刷直流风扇电机180°正弦波控制目前的变频风扇一般采用无刷直流电机，因其无励磁绕组、无换向器、无电刷、无滑环，结构比一般传统的交、直流电动机简单，运行可靠，维护简单。

与鼠笼型感应电动机相比,其结构的简单程度和运行的可靠性大体相当,但由于没有励磁铁耗和铜耗,功率在300W以下时，其效率比同规格的交流电机高10％～20%。

无刷直流电机一般采用方波驱动，采用霍尔传感器采样转子位置,以此为基准信号控制绕组强制换相.这种方案控制方法简单，成本低，在目前电动车方案中应用广泛.但由于方波驱动换相时会出现电流突变，导致转矩脉动较大，转动不平稳，噪声指标较差，难以在家电应用领域推广.而正弦驱动可以避免换相时的电流突变,虽然最大转矩会降低，但在噪声指标上有明显的优势.通常电机变频控制都采用DSP实现，还需要提供传感器精确检测转子位置,可实现高精度控制，但DSP方案开发成本和应用成本都很高，家电应用对价格非常敏感,传统的DSP电机矢量控制方案比较难推广.由于某些家电应用对动态响应等性能要求不高，如风扇，可以用稍微降低性能但大幅度降低成本的方案来代替DSP 方案。

本文提出了8位单片机的正弦波驱动方案来满足这种需求。

硬件选型1 正弦波信号产生本方案控制核心为一颗集成PWM发生器的8位单片机——中颖SH79F168,其内部框图如图1所示。

此MCU采用优化的单机器周期8051内核，内置16KB闪存，兼容传统8051所有硬件资源，但最高指令执行速度提高12倍，采用JTAG在线仿真方式,内置16.6MHz振荡器，同时扩展了如下功能：双DPTR指针；16位×8乘法器和16位/8除法器;3通道12位带死区控制PWM，6路输出，输出极性可单独设定，提供中心对齐和边沿对齐模式；集成故障检测功能，可瞬时关闭PWM输出;内置放大器和比较器，可用作电流放大采样和过流保护；提供硬件抗干扰措施，例如PC指针溢出复位等；提供Flash自编程功能，可以模拟用做EEPROM，方便存储参数.图1 MCU内部框图由于集成PWM发生器和电流放大/比较器，一颗SH79F168就可以完成所有控制功能,而且采用8051内核，上手容易。

基于TB6551FG正弦波驱动的无刷直流电机控制系统研究

该控制芯片主要由转子位置信号检测电路、正弦波发生器、死区时间产生电路、转速控制电路、相位超前导通角设置电路、转速反馈脉冲电路和保护电路等几部分电路组成。根据转速控制电压输入信号及霍尔Ｉｃ输出的转子位置信号，输出６路带死区时间的正弦波ＰＷＭ信号和转速反馈脉
电机的全硬件电路控制芯片，它只需要接入３个锁存型霍尔栅极驱动电路、欠压保护电路、过热保护电路及故障信号输
图１无刷直流电机控制系统的硬件组成原理框图
机电信息
２０１３年第７期总第３６１期６１
出电路等。同时还提供一个７．５Ｖ的稳压输出，可为控制芯片及转子位置检测电路提供工作电压。转子位置检测部分选用旭化成公司生产的锁存型霍尔
开关集成芯片ＥＷ６３２Ｓ，它由霍尔芯片、差分放大器、稳压器、施密特触发器和输出级组成。
基于ＴＢ６５５１ＦＧ正弦波驱动的无刷直流电机控制系统研究
许炜余晓华 பைடு நூலகம்宇潇
（广东志高空调有限公司，广东佛山５２８２４４）
摘要：研究ＴＢ６５５１ＦＧ芯片在变频空调用无刷直流电机控制系统中的应用，详细介绍了该系统的控制电路、Ｍ模块电路、

低成本的正弦驱动直流无刷电机控制系统设计

系统合理可行，具有较高性价比。
关键词：直流无刷电机；正弦驱动；磁场定向控制；数字信号控制器中图分类号：Ｔ６＋１Ｍ３文献标志码：Ａ文章编号：１０ —８８２１）８０７ —４０１６４（０００ —０１０
ＤｅｉｎｏｗｓｕｓｅｓＤＣｏｏｎｒｌＳｓｅｓｄｓｇｆＬｏＣｏｔＢｒｈｌｓＭｔｒＣｏｔｏｙｔｍＢａｅｏｉ — ｖｉｉｅｈｄｎＳｎｅｗａｅＤｒｖｎｇＭｔｏ
ｐａｅｂｕｈｅｓＤＣｍｏｏｏｔｏｙｔｍａｅｎｔｅｄｇｔｌｓｇａｏｔｏｌｒｄｓＣ３０Ｆ０１ｈｓｒｓｌｓｔｒｃｎｒｌｓｓｅｂｓｄｏｈｉｉｉｎｌｃｎｒｌｅＰＩａ３０ＡｓｄｓｕｓｅｗａｉｃｓｄａｄｔｅｈａｄｒｎｏｔｒｅｉｎｗｅｅｐｅｅｔｄｉｅａｌＴｈｘｅｍｅｔｅｕｔｈｗｈｔｔｒ．ｎｈｒｗａｅａｄｓｆｗａｅｄｓｇｒｒｓｎｅｎｄｔｉ．ｅｅｐｒｎｓｒｓｌｓｓｏｔａｈｅｐｏｉｐｏｅｏｔｏｙｔｍｓａａｌｂｅ，ｒａｏａｌｎｄｈａｈｅｔｒｐｒｏｍａｃｎｏｒｃｓ．ｓｄｃｎｒｌｓｓｅｉｖｉａｌｅｓｎｂｅａｓｔｅｂｔｅｅｆｒｎｅａｄｌｗｅｏｔ
件的低成本正弦驱动直流无刷电机控制方法。该方法使用线性霍尔传感器代替光电编码器和开关霍尔传感器，从线性霍尔传感器输出信号中得到转子位置和速度信息；在此基础上，讨论了基于数字信号控制器ｄＰＣ０３１ＡｓＩ３Ｆ００的三相直流无刷电机控制系统设计，给出该系统的硬件电路结构和软件设计方法。实现结果表明了所设计控制

正弦波控制直流无刷电机控制器[实用新型专利]

专利名称：正弦波控制直流无刷电机控制器专利类型：实用新型专利
发明人：姜桂宾
申请号：CN201520208587.5
申请日：20150408
公开号：CN204597832U
公开日：
20150826
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种正弦波控制直流无刷电机控制器，其包括盖体、基座、功率板和控制板，盖体向内凹陷形成一个腔体，盖体盖合在基座的上方,功率板包括基板和设置在基板上的功率管,基板的背面与基座邻接,控制板安装在功率板上,控制板设置有控制电路，其中，基板上设置有功率管安装位,功率管安装位贯穿基板地开设有多个通孔,通孔的直径小于功率管的宽度,功率管焊接在功率管安装位的一侧上,功率管邻接在基板的正面位于多个通孔的位置上。

通过将功率管的发热面邻接在功率管安装位上，利用基板导热和通孔导热可将功率管上的废热快速地传递到基座上，有利于提高电机控制器的导热性能，使得电机控制器的工作更为稳定。

申请人：珠海英搏尔电气有限公司
地址：519085 广东省珠海市香洲区唐家湾镇科技六路7号
国籍：CN
代理机构：珠海智专专利商标代理有限公司
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基于LM629的无刷直流电动机伺服控制器

基于LM629的无刷直流电动机伺服控制器王森林;包晔峰;薛猛;杨可;赵虎成【期刊名称】《微特电机》【年(卷),期】2012(40)5【摘要】In order to improve the precision of servo brushless DC motor driver and reduce its cost,a servo brushless DC motor driver based on the integrated circuits LM629 was designed,and hardware and software were established. A digital position servo module was introduced to meet the demand for the position control of industry. The analysis of the wave of the speed shows that the driver provides good precision when driving brushless DC motor.%为了提高无刷直流电动机伺服控制器的控制精度、降低无刷直流电动机伺服控制器的成本,采用LM629芯片设计了一种无刷直流电动机伺服控制器,搭建了伺服控制器的硬件平台,开发了伺服控制器的控制软件.针对工业应用中对直流伺服电机进行位置控制的要求,提出了数字位置控制模式.通过对伺服系统速度波形进行分析,验证了该系统具有较高的控制精度.【总页数】3页(P48-50)【作者】王森林;包晔峰;薛猛;杨可;赵虎成【作者单位】河海大学,江苏常州213022;河海大学,江苏常州213022;卡特彼勒技术研发中心,江苏无锡214028;河海大学,江苏常州213022;河海大学,江苏常州213022【正文语种】中文【中图分类】TM33【相关文献】1.基于DSP的无刷直流电动机位置伺服控制器设计及实验研究 [J], 王军;黄宇淇;姜新建2.基于PCI总线和LM629的移动机器人伺服控制器研究 [J], 李宗帅;董春;陈静3.浅谈基于STM32和LM629的伺服控制系统设计 [J], 张晓亚;王雁平;唐东成;覃凤4.基于LM629的机电一体化关节伺服控制系统的设计 [J], 王善杰;曾忆山;凌松5.浅谈基于STM32和LM629的伺服控制系统设计 [J], 张晓亚;王雁平;唐东成;覃凤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

直流无刷电机的正弦波控制

直流无刷电机的正弦波控制传统的直流无刷电机采用方波控制方式，控制简单，容易实现，同时存在转矩脉动、换相噪声等问题，在一些对噪声有要求的应用领域存在局限性。

针对这些应用，采用正弦波控制可以很好的解决这个问题。

直流无刷电机的正弦波控制简介直流无刷电机的正弦波控制即通过对电机绕组施加一定的电压，使电机绕组中产生正弦电流，通过控制正弦电流的幅值及相位达到控制电机转矩的目的。

与传统的方波控制相比，电机相电流为正弦，且连续变化，无换相电流突变，因此电机运行噪声低。

根据控制的复杂程度，直流无刷电机的正弦波控制可分为:简易正弦波控制与复杂正弦波控制。

(1)简易正弦波控制:对电机绕组施加一定的电压，使电机相电压为正弦波，由于电机绕组为感性负载，因此电机相电流也为正弦波。

通过控制电机相电压的幅值以及相位来控制电流的相位以及幅值，为电压环控制，实现较为简单。

(2)复杂正弦波控制:与简易正弦波控制不同，复杂的正弦控制目标为电机相电流，建立电流环，通过直接控制相电流的相位与幅值达到控制电机的目的。

由于电机相电流为正弦信号，因此需要进行电流的解耦操作，较为复杂，常见的为磁场定向控制(FOC)及直接转矩控制(DTC)等。

本文将主要介绍简易正弦波控制的原理及其实现。

简易正弦波控制原理简易正弦波控制即通过控制电机正弦相电压的幅值以及相位达到控制电机电流的目的。

通常通过在电机端线施加一定形式的电压来使绕组两端产生正弦相电压。

常见的生成方式为:正弦PWM以及空间矢量PWM。

由于正弦PWM原理简单且便于实现，因此简易正弦波控制中通常采用其作为PWM生成方式。

图1为BLDC控制结构图，其中Ux、Uy、Uz为桥臂电压，Ua、Ub、Uc为电机绕组的相电压，以下对于不同种类的PWM调制方式的介绍将基于此结构图进行。

图1 直流无刷电机控制框图(1)三相正弦调制PWM三相SPWM为最常见的正弦PWM生成方式，即对电机三个端线施加相位相差120度的正弦电压信号，由于中性点为0，因此电机相电压也为正弦，且相位与施加的正弦电压相同。

基于DSP的永磁无刷直流电机数字控制系统

基于DSP的永磁无刷直流电机数字控制系统
陈湘令;张莹
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(023)013
【摘要】本文主要介绍了永磁无刷直流电机的控制部分.通过建立其数学模型和动态框图,对电流速度双闭环系统和PI调节器进行了设计.确立了以TMS320F240 DSP为核心的控制系统,包括硬件设计和软件设计意图.
【总页数】3页(P38-39,5)
【作者】陈湘令;张莹
【作者单位】412001,湖南,铁道职业技术学院;412001,湖南,铁道职业技术学院【正文语种】中文
【中图分类】TP301.4
【相关文献】
1.《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（九）第5章基于DSP架构交流电机数字控制系统集成设计 [J], 杨贵杰;崔乃政;
2.《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（八）第5章基于DSP架构交流电机数字控制系统集成设计 [J], 杨贵杰;崔乃政;李彦;
3.基于DSP的永磁无刷直流电机数字控制系统 [J], 陈湘令;张莹
4.永磁无刷直流电机数字控制系统设计与DSP实现 [J], 雷金莉;窦满峰;张振华
5.基于DSP的无位置传感器永磁无刷直流电机驱动器研究 [J], 李劲;邹俊忠
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无法比拟的抗干扰能力。载波工作频率２Ｈ，０ｋｚ内置正弦波
发生器。
欠压保护、过热保护、报警输出等功能；同时还能提供一个７
Ｖ输出的稳压电源。其所用元器件数量比传统ＩＭ少得多，Ｐ相应可靠性也得到提高，由于这种带ＩＢＧＴ驱动电路且具有
Ｂ６０Ｆ是ＲＨ公司专门针对变频空调用无刷直流Ｄ２９ＳＯＭ电动机设计的一个驱动控制器。它是全硬件电路，有ＭＣ具Ｕ
逆变桥的６个ＩＢＧＴ和６个快恢复功率二极管，及其ＨＩＶＣ高压半桥驱动及自举电路；另外含有过流保护、短路保护、动驱
中图分类号：Ｍ３Ｔ３
文献标识码：Ｅ
测精度。
文章编号：０４７１（０１ｏ一ｏ６Ｏ１０ — ０８２１）４ｏ７一２
芯片内置５Ｖ稳压模块，供了外部霍尔元件工作电提
Ｏ引言
在现代空调用无刷直流电动机调速中，以前大多采用１０方波控制方案，电机电流中存在各种谐波成分，空２。但是
Ｂ６０ＦＤ２９Ｓ另外包括６路带死区时问设定的ＰＷＭ驱动
单元模块，ＴＤＳ死区时间可以设定为１４Ｉ或者２８有效．ｓｘ．Ｕ，防止驱动ＩＢＧＴ上下桥臂短路，提高工作可靠性；另外有３路
独立比较器放大模块，于位置检测的霍尔元件差分信号输用
图２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 电流波形
一
’相压效波；ｕ电有值形
（）Ｕ相电流波形是完整的正弦波波形，由于电机是５但感性负载，电流波形滞后电压波形运行角度。
微持电棚２１第期０年４１
２２２自动过热和过流的组合控制电路．．电机通过控制电路，自动实现过电流，及其过热保护功能，保证电机安全运行。
ＥＣ电机控制电压输入、ＣＥＳ输入电机电压范围设定、ＳＲＴ强制复位输入设定、ＰＬＥ电机堵转保护；同时还有ＦＵＴ故障ＡＬ输出、ＧＦＯ反馈输出、ＩＤＲ方向监控输出。另外芯片具有自动超前角设置功能，ｃ及ＰＴ引脚组合设置固定超前角和ＰＣ自动超前角比例，电机系统运行时作用显著，在是调节电机性能的有效方案，大地提高了电机的负载范围。极
；
如图２所示，系统通过检测霍尔位置，出正弦波相电输
流波形。
（）日１为相霍尔元件正向输出波形，过零点从磁钢
ｊ经过霍尔元件位置开始；
（）Ｅ２为相电机绕组反电动势波形，过零点滞后ｕ
相霍尔波形１０电角度；５。；（）Ｕ相上桥臂输出Ｐ３ＷＭ电压；
调整机噪声的主要原因，在无刷直流电动机越来越多地采现用正弦波驱动方式。本文介绍了专为变频空调用无刷直流电动机设计生产Ｂ６０Ｓ处理器，介绍了采用它与Ｄ２９并
压；同时具有ＲＶ电机转向设置、ＧＥＦＳ反馈脉冲数量设定、
Ｄｄ￣机内部驱动电路毕Ｃｇ
ＰＯＷＥＲＩＣ
超前角自动控制系统中，电机效率控制效率比较如图６所示。图中：ａ为无超前角调节功能；ｂ为固定超前角调（）（）节功能；ｃ为内部锁定转矩控制自动超前角调节；ｄ为内（）（）部锁定转矩和电流控制自动超前角调节。
自诊断功能及保护功能完善的ＩＭ模块的应用，系统体积，Ｐ使
更小、可靠、具智能化。更更
入，具有１５ｍＶ的磁滞电压滤波功能，以提高转子位置检可
ＩＣ
图１无刷直流电动机控制驱动系统总体结构框图
；２２系统工作原理．：２２１统正弦波输入原理．．系
…
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触持之棚… 一２１第．一ｏ．４ … 年！』＝１？曼：期
基于Ｂ２９Ｓ正弦波驱动的无刷直流电动机控制系统Ｄ６０Ｆ
马吉富杜荣法，
（．１卧龙电气集团股份有限公司，浙江上虞３２０２浙江卧龙家用电机有限公司，１３０；．浙江上虞３２０）１３０
ＴＤ１３ＩＭ模块结合实现的全数字化变频调速系统的构Ｐ４２Ｐ
成。实验结果表明，统具有高效率、噪声、震动、积２系统组成及工作原理系低低体
小，控制方便，运行安全可靠的特点，具有很高的性价比，有２１系统硬件组成．
广泛的应用前景。本文无刷直流电动机控制驱动系统总体结构框图如图１
所示，由控制部分和ＩＭ驱动部分组成。本系统选用的它ＰＩＭ模块是东芝第五代智能功率模块，内含有一个三相ＨＰ它
１控制芯片Ｂ６ＯＦＤ２９Ｓ介绍