基于DSP的无位置传感器无刷直流电动机控制器设计

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基于DSP控制无传感器的无刷直流电动机调速系统

文章编号:100320794(2006)022*******基于DSP 控制无传感器的无刷直流电动机调速系统石晓艳,刘淮霞(安徽理工大学,安徽淮南232001)摘要:介绍了基于T MS320LF2407DSP 控制的无位置传感器无刷直流电机调速系统。

系统通过反电动势法实现位置检测,同时给出了系统的硬件和软件构成。

最后通过实验证明该系统具有较宽的调速范围、优越的静态和动态特性。

关键词:无位置传感器;无刷直流电机;DSP中图号:T M33文献标识码:BB ased on DSP Control System for Sensorless B rushlelss DC MotorSHI Xiao -yan ,LIU H u ai -xia(Anhui Science and T echnology University ,Huainan 232001,China )Abstract :A control system for sens orless brushlelss DCm otor (BLDC M )based on T MS320LF2407DSP is pre 2sented.The system uses the back electrom otive force (E MF )method to realize rotor positioning by measuring the terminal v oltage.And the s oftware and hardware design s olution for this system are described.Experiment re 2sults indicate that control system has wide range of speed regulation ,excellent static and dynamic behavior.K ey w ords :sens orless ;BLDC M;DSP1　控制原理介绍(1)无位置传感器无刷直流电机的工作原理本文采用的是感应电动势法。

基于DSP的无刷直流电机无位置传感器控制的实现

敏感区，导致系统可靠性变差。因此，无位置传
感器是无刷直流电动机的理想选择，具有广并泛的发展前景。本文介绍的控制系统中采用的是
．
相信号，每相的感应电动势都有２个过零点，这样三相共有６个过零点。如果能够通过一种方法测
量和计算出ｇ６＿个过零点，再将其延迟３。０就可以
电相的反电动势可以被测出，间接得到转子位自２世纪５年代出现以来，刷直流电动００无机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态特性，而且结构简单、无换相火花、行可靠，运调速性能好、易于控制。传统的无刷直流电动机大
多以霍尔元件或其他元件作位置检测传感器，但
传感器的直流无刷电机在内的多种电机进行控
制。该芯片内部集成了前端采样ＡＤ／转换器和后端ＰＷＭ输出硬件，满足系统实时性要求的同在时可以简化硬件电路设计，将ＤＳ的高运算速度Ｐ
无位
与面向电机的高效控制能力集于一体。具有低成
本低功耗的特点。
１控制原理
摘
要：介绍了一种基于Ｔ３０Ｆ４７Ｍｓ２Ｌ２０ＡＤｓ的无Ｐ
Ｔ３０Ｆ４７ＤＰＭＳ２Ｌ２０ＡＳ芯片作为控制器，它是美国
Ｔ公司专门为电机控制设计的，用于对无位置Ｉ可
位置传感器的无刷直流电动机的控制系统，论述了电动
１１无位置传感器无刷直流电动机的工作原理．
ｒｄｃｄＨｏｔｕｆｌｈｏｏｏｉｏｉｇｃｒｅｔｔｏｕｅｗｏｆｌｌｔｅｒｔｒｐｓｔｎｎ，ｕｒｎａｉｉｍｅ－ｓｒｍｅｔｎＷＭｉｎｌｕｐｔｗａｒｓｎｅｓｗｅｌａｕｅｎｄＰａｓｇａｔｕｓｐｅｅｔｄａｌｓｏｈａｄｒｉｃｉａｄｓｆｗａｅｃｎｒｌｏｋＴｈ，ｔｍｔｅｈｒｗａｅｃｒｕｔｎｏｔｒｏｔｏｌｃ．ｅｓｒｅｂｙｓｐｓｅｓｄｔｄａｔｇｓｏｍｐｅｃｎｔｃｉｎｈｇｅｉｏｓｓｅｈｅａｖａｅｆｓｎｉｌｏｓｒｔｏ，ｉｈｒｌｕ－ａｉｉｎｅｔｒｔａｙ＆ｄｎｍｉｅｆｒｎｅｂｌｙａｄｂｔｅｅｄｔｓｙａｃｐｒｏｍａｃ．Ｋｅｗｏｄ：ＭＳ２Ｌ２０ＡＢｒｓｌｓｙｒｓＴ３０Ｆ４７ｕｈｅｓＤＣｔｒｍｏｏＵｎｏｉｏｅｅｓｒｐｓｉｎｄｓｎｏｔ

基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制【摘要】本文介绍了基于DSP的直流无刷电机控制技术。

在对无刷直流电机和DSP在电机控制中的应用进行了概述。

接着，详细讨论了基于DSP的直流无刷电机控制原理，DSP控制系统的设计与实现，DSP控制算法的优势，DSP控制系统的性能评估以及实验结果与分析。

总结了基于DSP的直流无刷电机控制的优势，并展望了未来的研究方向。

通过本文的研究，可以更好地了解DSP在直流无刷电机控制中的应用，为相关领域的工程师和研究人员提供有益的参考和启发。

【关键词】关键词：直流无刷电机控制、DSP、控制原理、控制系统设计、控制算法、性能评估、实验结果、优势、研究展望。

1. 引言1.1 无刷直流电机概述直流电机是一种常见的电动机类型，可以根据其励磁方式分为直流有刷电机和直流无刷电机。

无刷直流电机是一种不需要用碳刷来换向的电机，因此有较低的摩擦损耗和较长的使用寿命。

相比于有刷直流电机，无刷直流电机具有更高的效率和更稳定的性能。

无刷直流电机的控制需要通过控制器来实现，其中数字信号处理器（DSP）在电机控制中发挥着重要作用。

无刷直流电机具有高效、稳定的特性，而DSP在无刷直流电机控制中的应用使得电机的控制更加灵活和精确。

通过研究和应用基于DSP的直流无刷电机控制技术，可以进一步提高电机系统的性能和效率。

1.2 DSP在电机控制中的应用在无刷直流电机控制中，DSP可以实现闭环控制、速度控制、位置控制等功能。

通过精确的信号处理和数据计算，DSP可以实时监测电机的运行状态，并根据需要调整电机的转速和转矩，实现电机的精准控制。

DSP还可以实现智能控制算法，提高电机的能效和响应速度，使电机系统更加稳定可靠。

DSP在无刷直流电机控制中的应用，可以提高电机系统的性能和稳定性，减小系统的体积和功耗，同时简化系统的设计和开发流程。

随着DSP技术的不断成熟和发展，预计在未来的研究中将会有更多的创新和应用。

2. 正文2.1 基于DSP的直流无刷电机控制原理直流无刷电机是一种电磁旋转式电机，不同于传统的有刷直流电机，无需使用碳刷和电刷，因此具有体积小、效率高、寿命长等优点。

基于DSP的无刷直流电机伺服控制系统设计

基于DSP的无刷直流电机伺服控制系统设计摘要：随着我国电子电力技术的快速发展，永磁材料也得到了质的飞跃，基于现代控制理论的微处理技术有了巨大的发展，直流无刷电机拥有更长的使用寿命，并且运作效率更高，噪声也相对较小，在我国的航空、汽车、家电等诸多领域中有着广泛的应用。

本文主要围绕直流无刷电机控制技术的组成结构，直流无刷电机的工作原理进行分析，探讨基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计方式，从而推动我国相关技术行业的不断发展关键词：DSP；直流无刷；数字控制；系统设计1.基于DSP的无刷直流电机工作原理通常情况下，永磁式直流无刷电机的定子是由磁钢组成的，它的主要作用是在电机中形成一定的磁场，电机的电枢绕组在通电之后会产生相应的反应磁场，在无刷电机的工作过程中，会进行一定的换向作用，使得电机内部的两个磁场方向在直流电机运行过程中能够保持互相垂直，从而保证直流无刷电机能够进行平稳的运转，在直流无刷电机的工作过程中，电刷能够有效的引导电流的流通，并且在电机电磁导体中，使经过的电磁位置产生相应的信号电流，由于电流能够改变无刷电机的工作方向，因此直流无刷电机的电刷位置，也决定着电机电流交换的位置。

1.1基于DSP的无刷直流电机主体基于DSP的无刷直流电机主体由静止部分和动作部分两部分组成，其中包括定子和转子。

从基于DSP的无刷直流电机的静止部分分析可知其内部包含了定子的绕组和铁芯两部分构成了电机定子。

定子绕组在电机驱动过程中产生电动势并形成电磁场，驱使无刷直流电机的转子部分发生运作，从而形成动力。

在定子传递动力到转子后转子开始旋转，电机内部由于转子的旋转产生磁场。

对转子分析可知其由永磁体、导磁体等支撑件共同组建而成。

1.2基于DSP的无刷直流电机转子位置传感器基于DSP的无刷直流电机的转子内部还设有帮助转子工作以及协助电机运行的传感器。

一般的转子传感器效果没有基于DSP的无刷直流电机的转子位置传感器灵敏，因为基于DSP的无刷直流电机的转子位置传感器能够给帮助无刷电机判断转子的磁极位置，精确地锁定转子的位置并将信息反馈到无刷电机，实现开关电路换相。

基于DSP的无位置传感器无刷直流电动机控制器设计

中图分类号:TM 36+1 文献标识码:A 文章编号:1001-6848(2007)06-0057-04基于DSP 的无位置传感器无刷直流电动机控制器设计夏泽中,杨浩,盛文娟(武汉理工大学自动化学院,武汉 430070)摘要:设计了一种基于DSP 的无位置传感器直流无刷电动机驱动控制器,以T I 公司生产的DSP 控制器TMS320LF2407为控制芯片,采用反电势过零点检测法获得转子位置信号,介绍了驱动电路、转子位置检测电路和电流检测电路等硬件电路的设计以及软件编程。

关键词:DSP ;无刷直流电动机;P WM;无位置传感器D esign of Brushless DC M otor Controller w it h P osition Sensorless Based on DSPXI A Ze -zhong ,YANG H ao ,S HENG W en-j u an(Co llege o fAuto m atizati o n ,W uhan Un i v ersity of Techno l o gy ,W uhan 430070,Ch i n a)ABSTRACT :Th is paper presents a contro ller of brushless DC m oto r w ith position sensorless base on DSP .The DSP ch i p TM S320LF2407is e m ployed i n the desi g n ,and the rotor positi o n i s detected by tes -ti n g the back -E MF signa.l The paper intr oduces t h e soft w are design and design o f detail circuits ,incl u -d i n g ,dri ve circu i,trotor position detecti o n c ircu i,t current detection circ u i.tKEY W ORD S :DSP ;BLDC M;P WM;Position sensorless收稿日期:2006-12-070 引言无刷直流电动机具有调速性能好、控制方法灵活、效率高、启动转矩大、过载能力强、无换向火花、无励磁损耗及运行寿命长等诸多优点;故其应用范围遍及各个领域,并且日趋广泛。

基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计

基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计摘要本文围绕无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)控制系统设计中的几个关键技术--位置检测、起动和控制方法进行了深入的研究，对无位置传感器无刷直流电机运行方式进行了全面的分析，在此基础上提出了瞬时状态检测与预测估计相结合的转子位置检测新方法，并通过“三段式”方法实现起动。

为了提高系统的调速性能，控制方法采用了转速、电流双闭环。

控制系统设计采用TI公司TMS320LF240x系列的DSP芯片作为控制核心。

借助于DSP强大的处理能力和丰富的外设，整套系统省去了以往复杂的硬件电路，采用结构更加合理的软件，实现了系统的大部分功能，从而提高了系统的可靠性。

实验结果表明，电机起动快速、稳定，具有较宽的调速范围。

同时，该系统还具有结构简单、可靠性高等特点，具有广泛的应用前景。

关键词：无位置传感器；无刷直流电机；位置检测；闭环控制；数字信号处理器；起动Design of Brushless DC motorControl system based on DSPAbstractThis paper mainly study some pivotal techniques—position detection , start and control method, which surrounds brushless DC motor (BLDCM) without position sensor control system's design. On base of analyzing and studying the run mode of BLDCM, we present a new rotor position detection method which was instantaneous state detection combined with state predict , and use " three sect" start method . In order to improve the speeding performance, we adopt the two closed-loop control strategy of speed and current. The MCU of system is the TMS320LF2402 DSP chip. In virtue of powerful processing capacity and plenty peripherals of DSP, the system adopt more reasonable software structure instead of the former complicated hardware circuit, and get better dependability. Experimental results show that the motor start fast and stable with wider area of speeding. This BLCDM control system has the characteristic of simple structure, high dependability, and can be used in many fields. Keywords: Sensor less；Brushless DC motor；Position detection；Closed-loop control；Digital signal processing (DSP)；Start目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究内容 (3)1.2.1 转子位置检测技术的研究 (3)1.2.2 起动方法的研究 (3)1.2.3 电机控制方法的研究 (4)1.3 本人在课题中承担的工作 (4)第2章系统总体方案设计 (5)2.1 系统总体构成 (5)2.2 无刷直流电机数学模型 (6)2.3 转子位置检测方法的选择 (7)2.3.1 反电势法 (8)2.3.2 电流法 (9)2.3.3 磁链估计法 (10)2.3.4 状态观测器法 (11)2.3.5 人工智能方法 (11)2.4 起动方法的选择 (12)2.4.1 硬件起动电路 (12)2.4.2 预定位起动方式起动 (13)2.4.3 三段式起动 (14)2.5 系统控制核心及控制方法的确定 (15)2.5.1 控制核心的确定 (15)2.5.2 控制方法的确定 (15)2.6 课题中存在的难点和关键技术 (16)第3章关键技术研究 (18)3.1 转子位置检测技术 (18)3.1.1 瞬时状态法原理 (18)3.1.2 反电势过零点预测估计原理 (22)3.2 三段式起动 (24)3.2.1 同步切换技术 (24)3.2.2 电机起动阶段的电压适应技术 (25)3.2.3 假起动现象的形成和辨别 (26)3.3 转速、电流双闭环控制 (27)3.3.1 PID控制原理 (27)3.3.2 双闭环调速系统的设计 (29)3.3.3 PID 的参数整定 (32)3.4 PWM脉宽调制技术 (33)第4章系统硬件设计 (37)4.1 控制系统硬件总体构成 (37)4.2 DSP控制系统硬件设计 (38)4.2.1 DSP最小系统的构成 (38)4.2.2 DSP芯片供电设计 (38)4.3 控制系统功率主电路设计 (39)4.3.1 驱动芯片介绍 (39)4.3.2 功率主回路设计 (40)4.4 转子位置检测电路设计 (40)4.5 3.3V与5V混合逻辑系统设计 (41)4.6 控制显示面板设计 (42)第5章系统软件设计 (44)5.1 DSP软件开发介绍 (44)5.1.1 C编译器概述 (44)5.1.2 DSP的软件开发方法 (45)5.1.3 DSP中断介绍 (47)5.2 系统软件总体结构及设计 (48)5.2.1 系统软件总体结构 (48)5.2.2 主程序设计 (48)5.2.3 紧急停机中断设计 (50)5.2.4 位里检测中断设计 (50)5.2.5 定时器1中断设计 (52)第6章结束语 (53)参考文献 (55)谢辞 (57)第1章绪论1.1 研究背景一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。

基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制_李兴山

-5000
5
10
15
20
频率/Hz
图 2 相频特性仿真波形
群延时计算
t= ωf1 fs 2π
式中 t— ——延时时间；
Timer2 在后台独立运行，当 Timer1 中断事件发
生时，CAP1 清零并停止计数。 Timer2 也在 CAP1 中
断期间被复位。因此，Timer3 与 Timer2 在区间边界
关键词：位置传感器；无刷直流电动机； DSP；数字滤波器中图分类号： TM46； TM714.3 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2015）02 － 0257 － 03
Control of Position Sensorless Brushless DC Motor System Based on DSP
# ##
c0
c
$
r+LM
dic dt
+ec+uN
+
V1
V3
V5
V2
V4
V6
-
LM＝L－M
式中 ua0、ub0、uc0— ——三相绕组对直流电源地电
A C
压；
B
ea、eb、ec — — — 三相绕组的反电动势；
ia、ib、ic— — — 三相绕组电流；
相对较短。采样频率 50 kHz，带通频率 4 kHz，带阻频
率 8 kHz，滤波器阶数 5 阶。相频特性仿真波形如图
2 所示。
0
-100
-200
相位/（°）
-300
-400
根据反电动势在电机低速和高速运行时的特征，提出 2 种优化的低速和高速无传感器算法。

基于DSP技术的无位置传感器的无刷直流电动机控制

基于ＤＳＰ技术的无位置传感器的无刷直流电动机控制
赵文华，罗耀华，孟繁荣
（尔滨３￣３学自动化学院，哈－ｖ黑龙江哈尔滨摘１介绍对于基于ＤＳＰ技术的无位置传感器的无刷直流电动机控制系统设计，点介绍了如何重
１系统设计
无位置传感器的无刷直流电动机控制方案是
①
收稿日期：０２一Ｏ２０２—２７作者简介：赵文华（９６，，尔滨工程大学自动化学院硕士研究生，１７一）男哈主要研究方向：基于ＤＳＰ的电机控制系统设计、ＡＮＣ总线技术。
善的ＤＳＰ控制系统设计技术。利用ＤＳＰ技术与
电机实现最佳匹配的控制系统成为人们研究的重点。ＨａｄＡ，ｏｉａ等人针对变频调速器输出ｍｉＴｌｔｙ
为方波而创造性地设计了集中绕组呈矩形分布的感应电机（即方波电机）仿真和试验结果都表明，，方波电机不仅铁心利用率高，而且单位电流产生的输出转矩大。无刷直流电动机（ＬＣ）是一ＢＤ就种方波电机，同时它还具有永磁电机的特点，因此在电力推进场合得到广泛的研究与应用。
器的硬件依赖。图１是三相无刷直流电动机定子电枢反电就势和相电流的波形示意图，由图１知，于任意可对
朝着速度快、量大、积小、量轻的方向发展。容体重而推动该潮流迅速发展的引擎就是日趋进步和完

基于dsp的无刷直流电机控制器设计

基于dsp的无刷直流电机控制器设计
基于DSP的无刷直流电机控制器是在实现智能控制时使用的重要技术，利用DSP芯片实现无刷直流电机控制也是当今很重要的发展方向。

基于DSP的无刷直流电机控制器具有许多优点，首先，它可以更准确地控制和调节电机的转速和输出功率，使电机更加高效；其次，它具有更好的负载响应能力，能够在负载变化时及时调整电机的运转状态；此外，避免了传统控制器在高速运行时产生的振荡和振荡，从而更有效地保护电机；最后，它更容易地实现故障检测、运行统计和参数检测，协助用户更好地检测并保障无刷直流电机的可靠性和安全性。

无刷直流电机控制器是推动电动汽车发展的关键技术，基于DSP 技术的直流电机控制器具有更强的智能控制能力，可以为电动汽车提供更稳定的性能以及更高的能量利用率。

在今后的发展中，基于DSP 的无刷直流电机控制器将作为智能驾驶车辆的关键元件，实现快速，稳定的控制，实现高效的动力性能，为用户提供更安全，更舒适的驾驶体验。

基于DSP 的无刷直流电动机控制系统

摘要:设计一种基于数字信号处理器DSP 的无刷直流电动机控制系统。

充分利用T MS320C240DSP 外设接口丰富、运算速度快的特点,采用PWM 方式,以霍尔传感器作为位置和速度传感器,实现对无刷直流电动机的位置与速度控制。

关键词:直流电动机;DSP 控制器;PWM 中国分类号:T M33文献标识码:BControl s y stem of brushless DC motor based on DSPBAI Lei-shi ,Y ANG Hua(School o f Contr ol Science and En g ineer ing ,Shandon g Univ er sit y ,Jinan 250061,China )Abstrect :A novel brushless DC m otor control s y stem based on DSP is p ro p osed.T he DSP is used full y which has the p erform ance of rich p eri p heral interface and fast s p eed.B y utilizin g PWM and usin g Hall sensors as s p eed and p osition sensors ,the s p eed and p osition control of DC m otor s y stem are im p lem ented.K e y w ords :DC m otor ;DSP controller ;PWM基于DSP 的无刷直流电动机控制系统白雷石,杨华(山东大学控制科学与工程学院,山东济南250061)1引言随着大功率开关器件、集成电路及高性能的磁性材料的发展,采用电子换相原理工作的无刷直流电动机得到了长足进步。

许多小型无刷直流电动机在应用时往往需要精确的速度控制,尤其在高速运行场合,对信号反馈控制灵敏度的要求更为严格。

《无位置传感器无刷直流电机的DSP控制系统设计》范文

《无位置传感器无刷直流电机的DSP控制系统设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，无刷直流电机因其在高效能、高精度和高可靠性方面的卓越表现，已被广泛应用于工业控制、新能源汽车、航空航天等众多领域。

其中，无位置传感器无刷直流电机由于具备无需机械传感器进行转子位置检测的优势，正成为行业研究与应用的重要方向。

本篇论文主要讨论无位置传感器无刷直流电机的DSP控制系统设计，通过引入DSP控制器提高系统控制性能与响应速度。

二、系统概述本系统采用DSP（数字信号处理器）作为核心控制器，对无刷直流电机进行精确控制。

该系统包括电机本体、DSP控制器、驱动电路、电源电路等部分。

其中，DSP控制器负责电机的位置检测、速度控制以及电流控制等核心任务。

三、DSP控制系统设计1. 硬件设计DSP控制器的硬件设计主要包括DSP芯片的选择与配置、电源电路设计、驱动电路设计等。

DSP芯片应具备高处理速度、低功耗和良好的控制性能。

电源电路需保证稳定的供电，以避免电机运行过程中的电压波动。

驱动电路则负责将DSP控制器的输出信号转换为电机驱动所需的电流信号。

2. 软件设计软件设计包括DSP控制器的程序编写和调试。

首先，需要编写位置检测算法、速度控制算法和电流控制算法等程序，实现对电机的精确控制。

其次，需要进行程序的调试与优化，以保证系统的稳定性和性能。

此外，还需编写人机交互界面程序，方便用户对系统进行操作与监控。

四、无位置传感器技术无位置传感器技术是本系统的关键技术之一。

该技术通过检测电机的反电动势或电流变化等参数，推断出转子的位置，从而实现无机械传感器的位置检测。

本系统采用反电动势法进行位置检测，通过采集电机的反电动势信号，结合算法处理，得到转子的位置信息。

五、系统实现与测试1. 系统实现根据硬件和软件设计，搭建无刷直流电机DSP控制系统实验平台。

将DSP控制器与电机本体、驱动电路等部分连接，进行系统实现。

2. 测试与性能分析对系统进行测试与性能分析。

《DSP无刷直流电机控制器的设计》范文

《DSP无刷直流电机控制器的设计》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，电机控制技术已成为许多领域的关键技术之一。

无刷直流电机（BLDC）以其高效、低噪音、长寿命等优点，在工业自动化、机器人、电动汽车等领域得到了广泛应用。

DSP（数字信号处理器）以其强大的数据处理能力和高精度控制特性，成为了无刷直流电机控制器的理想选择。

本文将详细介绍DSP无刷直流电机控制器的设计。

二、系统设计概述DSP无刷直流电机控制器主要包含DSP主控芯片、电源电路、电机驱动电路、传感器接口电路、通信接口电路等部分。

设计目标为实现对无刷直流电机的精确控制，提高电机性能，满足各种应用场景的需求。

三、DSP主控芯片选型及电路设计DSP主控芯片是控制器的核心，其性能直接影响到整个系统的性能。

因此，在选择DSP主控芯片时，需考虑其处理速度、精度、功耗、成本等因素。

同时，为了确保系统的稳定性和可靠性，还需对DSP主控芯片进行合理的电路设计，包括电源电路、时钟电路、复位电路等。

四、电机驱动电路设计电机驱动电路是无刷直流电机控制器的关键部分，其性能直接影响到电机的运行性能。

设计时需考虑电机的额定电压、电流、功率等参数，以及驱动电路的效率、发热、电磁干扰等问题。

通常采用H桥驱动电路实现电机的正反转和调速。

五、传感器接口电路设计传感器用于检测电机的运行状态，如转速、位置等，为DSP 主控芯片提供反馈信息。

传感器接口电路的设计需考虑传感器的类型、供电电压、输出信号等参数，以及电路的抗干扰能力、精度等要求。

常见的传感器有光电编码器、霍尔传感器等。

六、通信接口电路设计为了实现与上位机或其它设备的通信，DSP无刷直流电机控制器需具备通信接口电路。

设计时需考虑通信协议、传输速率、抗干扰能力等因素，常见的通信接口有SPI、I2C、CAN等。

七、软件设计软件设计是DSP无刷直流电机控制器的关键部分，包括系统初始化、电机控制算法、通信协议等。

需根据具体应用场景和需求，编写合适的程序，实现对电机的精确控制。

《无位置传感器无刷直流电机的DSP控制系统设计》范文

《无位置传感器无刷直流电机的DSP控制系统设计》篇一一、引言随着现代电机控制技术的不断进步，无刷直流电机因其高效、可靠的特点，在许多领域得到了广泛应用。

而随着数字信号处理器（DSP）技术的崛起，利用DSP进行无刷直流电机的控制已经成为了一种趋势。

特别是无位置传感器的无刷直流电机，其凭借其结构简单、成本低廉的优势，在许多应用场景中替代了有位置传感器的电机。

本文将重点探讨无位置传感器无刷直流电机的DSP控制系统设计。

二、系统概述本系统以无刷直流电机为控制对象，采用DSP作为核心控制器，实现对电机的精确控制。

系统主要由DSP控制器、电机驱动电路、电源电路以及反馈电路等部分组成。

其中，DSP控制器负责电机的控制算法实现和信号处理，电机驱动电路负责电机的驱动和保护，电源电路提供系统所需的电源，反馈电路则提供电机的位置和速度信息。

三、DSP控制器设计DSP控制器是整个系统的核心，其性能直接影响到电机的控制效果。

在设计DSP控制器时，需要考虑以下几点：1. 算法实现：DSP控制器需要实现电机的控制算法，包括速度控制、位置控制以及电流控制等。

这些算法需要考虑到电机的特性，如电机的转动惯量、电磁转矩等。

2. 信号处理：DSP控制器需要接收来自反馈电路的位置和速度信息，以及来自电机驱动电路的电流信息。

这些信息需要经过DSP的处理，才能实现对电机的精确控制。

3. 接口设计：DSP控制器需要与电机驱动电路、电源电路等外部设备进行通信，因此需要设计合适的接口电路。

四、电机驱动电路设计电机驱动电路是连接DSP控制器和电机的桥梁，其性能直接影响到电机的运行效果。

在设计电机驱动电路时，需要考虑以下几点：1. 驱动能力：电机驱动电路需要具备足够的驱动能力，以保证电机在各种工况下都能正常运行。

2. 保护功能：电机驱动电路需要具备过流、过压、欠压等保护功能，以保护电机和系统安全。

3. 可靠性：电机驱动电路需要具备较高的可靠性，以适应各种恶劣的工作环境。

基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制发表时间：2019-09-11T17:18:50.233Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：李军学[导读] 摘要：无刷直流电机的无位置传感器的控制通常采用反电动势法，但此方法存在滤波电路造成相位滞后、启动时反电动势检测困难、重载时换相续流的影响等问题。

身份证号码：37120219840209XXXX摘要：无刷直流电机的无位置传感器的控制通常采用反电动势法，但此方法存在滤波电路造成相位滞后、启动时反电动势检测困难、重载时换相续流的影响等问题。

本文提出基于DSP的直流无刷电机电子控制方法研究，通过实验论证得出，提出的方法相比于传统的直流无刷电机电子控制方法不仅在数字信号精确率上大为提高，且表现稳定，从而大大保证了性能的优良发挥。

关键词：DSP；直流：无刷直流无刷电机；控制目前直流无刷电机普遍采用的是单片机进行控制，但是这种控制方式已经逐渐的落伍，随着科学技术的发展，DSP 也逐步在直流无刷电机中开始使用，可以根据相关技术人员编写的算法来合理的进行功能的更改，灵活的调配电路资源，处理和响应的速度都非常高。

1 直流无刷电机控制系统硬件构造直流无刷电机控制系统主要是由DSP 芯片、直流无刷电机驱动芯片、以及直流交流转化芯片和霍尔传感器组成，驱动芯片要根据实际的需要选择不同的厂商生产的芯片，在直流无刷电机工作的过程中，可以采用DSP 的输出将PWM 信号进行放大，从而通过驱动直流无刷电机对相关的直流无刷电机设备进行调动。

直流无刷电机的内部实现了各种控制原件的集成，在直流无刷电机的转子开始转动时，霍尔元件会产生不同频率的脉冲，DSP 芯片对这些脉冲进行采集，输入到控制端中来进行电路转速的调节和控制。

DSP 可以通过相关的脉冲数据对直流无刷电机转子的位置进行判定，对其实现设备转速的控制。

2 直流无刷电机发展面临的问题无刷直流电机的无位置传感器的控制通常采用反电动势法，但此方法存在滤波电路造成相位滞后、启动时反电动势检测困难、重载时换相续流的影响等问题。

基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制技术

收稿日期:2005-08-02作者简介:薛林锋(1977-),男,吉林白山人,湖南大学硕士研究生,主要从事电机电器及其控制的研究.第20卷第4期2005年11月长沙电力学院学报(自然科学版)JOURNAL OF C HANGS HA UNIVERSITY OF ELECTRIC POWER(NATURAL SCIENCE)Vol.20No.4Nov.2005基于DSP 的无位置传感器无刷直流电机控制技术薛林锋,罗隆福,杨晨(湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410082)摘要:针对永磁梯形波无位置传感器无刷直流电机转子位置检测及起动进行了研究,介绍了一种基于TMS320LF2407的无刷直流电机控制系统,给出了实验结果.关键词:无刷直流电机;反电动;换相检测;起动中图分类号:TM 33 文献标识码:A 文章编号:1006-7140(2005)04-0001-04Controlling Technology Based on DSP for BLDC Motor without Position SensorXUE Lin -feng,LUO Long -fu,YANG Chen(Colle ge of Electrical and Information Engineering,Hunan University,Changsha,Hunan 410082,China)Abstract:First the authors studied the rotor position detection and the starting of a permanen-t magnet brushless DC motor without position sensor.Then a control system based on TMS320LF2407is presented.Fingally,the e xperimental result is givenKey words:brushless DC motor;back elec tromotive force;commutation detection;start无刷直流电机以电子换相器代替机械电刷和换相器来实现换相,具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点,且具备直流电机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等特点,被广泛用于各个领域[1].以往的无刷直流电机多由单片机附加许多种接口设备组成,不仅结构复杂,而且处理速度也受到限制,也不方便扩展.从发展趋势上看,以DSP 为核心的控制电路已经成为无刷直流电机电子换相控制器的发展方向.由TI 公司所推出的TMS320LF2407是专为电机控制应用而优化设计的产品,它不仅具备强大高速的运算能力,而且在片内集成了丰富的电机控制外设器件(E V 模块,ADC 转换模块等),这为实现无刷直流电机的控制提供了极大的便利[2].本文利用TMS320LF2407为控制器,设计了无刷直流电机的控制系统,并对其进行了详细的分析.1 无位置传感器换相控制传统的无刷直流电机在运行时需要采用位置传感器检测转子磁场位置信号,以控制逆变器中功率管的换流,从而实现电机的换相,但不仅硬件电路复杂,而且随之增加了其他许多问题.无刷直流电机的无位置传感器化控制技术迅速兴起,并且成为今后无刷直流电机控制的发展趋势.国内外研究人员就无刷直流电机的无位置传感器控制技术方面进行了很多的研究并提出了很多方法,主要有反电势法、电感法、磁链法、旋转体系法等,其中反电势法因其简单有效而得到了广泛应用.本文即采用反电动势过零检测法来实现无位置传感器的无刷直流电机的换相检测.111 反电动势过零检测原理及算法研究的控制系统中,无刷直流电机定子绕组采用星形接法,其电枢绕组中具有梯形的反电动势波,在任何时候其三相绕组中只有两相导通.为保证一相断路,系统采用两两导通、三相六状态PW M 调制方式,每相绕组正反向分别导通120b 电角度.在忽略永磁无刷直流电机电枢反应影响的前提下,通过检测未导通一相的反电动势过零点,来一次获取转子的6个关键位置信号,并以此作为逆变桥功率器件的触发信号轮流触发导通,实现电机的正确换相,以驱动电机运转.图1所示为定子端一相等效电路和反电动势波形.图1 定子绕组等效电路和反电势波形图1(a)中V x 为对地端电压,V n 为星形绕组中点对地电压,E x 为反电动势,Ix 为相电流,L 为相电感,R 为相电阻.由绕组等效电路可得电压方程,即V a =Ri a +Ld di ad t +E a +V n ,(1)V b =Ri b +Ld di bd t+E b +V n ,(2)V c =Ri c +Lddi cd t+E c +V n .(3)任一时刻只有两相绕组导通,以星形绕组中点为参考点,设电流流出值为正,电流流入值为负,则导通两相绕组中的电流大小相等而方相相反,第三相因被关断而电流为零.由反电动势波形图1(b )可以看出,在未导通相反电动势过零瞬间被导通两相绕组的反电动势大小相等而方向相反,将式(1)、(2)、(3)相加有V a +V b +V c =E a +E b +E c +3V n =3V n ,(4)即V n =V a +V b +V c3.(5)式(5)表明在未导通相反电动势过零瞬间中点电压等于三相端电压总和的三分之一.对于未导通相(电流为零),定子端电压为V non Ëfed =E non Ëf ed +V n ,(6)即E non Ëf ed =V non Ëf ed -V n =V non Ëf ed -V a +V b +V c 3.(7)由式(7)可知,只要测量出三相端电压,然后由程序计算未导通相端电压与三相端电压总和三分之一的差值即可得到为导通相的反电动势值.当该值为零时即表明检测到反电动势过零点.必须注意,反电动势过零点还不是换相点,由图1(b)的反电动势波形容易看出从反电动势过零点起延时30b 电角度即得到换相点,从而实现无位置传感器无刷直流电机的正确换相.112 算法的软件实现我们感兴趣的只是反电动势(参见图1(b))的过零点,而并非反电动势波形上的所有点,这样在程序中只需根据式(7)确定反电动势符号改变的时刻,即可认为已检测到过零点.过零点检测周期在程序2长沙电力学院学报(自然科学版) 2005年11月中设定为50L s,这一周期相对于反电动势周期而言极小,所带来的检测误差可忽略不计.例如,对本文所研究的六极电机(额定转速2000r/min),最小反电动势周期为10ms,对应最大检测误差为01005,可见该误差很小,可忽略.但是,电机转速越高,极数越多,反电动势周期则越小,50L s时对应的检测误差也就越大,这时只要适当减小过零检测周期即可满足检测误差的要求.当测量得到三相端电压值后,程序根据式(7)计算未导通相的反电动势值,并判断其符号是否改变,一旦符号改变则记录下该时刻即作为反电动势过零点.2永磁无刷直流电机的起动过程研究目前比较流行的软件起动方式为预定位起动,这种起动方式虽然实现起来比较简单,但是对切换时间要求比较严格,一般只用于空载起动,当电机惯量不同或是带一定负载起动时,就要调整切换时间,否则就会造成起动失败甚至电机反转.本文采用起动方式为升频升压的同步起动方式.起动方式的原理及软件实现介绍如下.升频升压的同步起动方式是参照同步电机的变频起动来设计的.它是由DSP本身自带的事件管理器产生PWM波形控制逆变器,如图2所示.图2通用定时器产生的对称PWM波形首先利用寄存器存放换相时间,一开始令电机的换相频率非常小,使电机首先进入同步状态,然后采用开环控制的方式,使电机的换相频率逐渐增大,这样就使电机在同步状态下实现了变频起动.同时一开始给无刷直流电机的定子一个很小的电压值,然后修改比较寄存器的值使PWM波形的脉冲宽度不断增大,这样加在定子端的等效电压就逐渐增大,从而也就实现了电机定子的逐渐升压.等到电机定子上的电压足够大时,即电机转子已经达到一定速度,能使DSP的A/D转换器件检测到足够大的反电动势,此时就可以适时地将电机切换到反电动势检测控制的正常闭环运行状态,电机的起动完成[3].3基于DSP的无刷直流电机控制系统的原理框图系统采用TMS320LF2407为控制芯片,加上必要的外围电路,组成一个简单的无刷直流电机数字控制系统,如图3所示.图3控制系统原理框图系统采用两两导通,三相六状态的PW M调制方式,电机起动后,由反电动势检测电路经ADC转换所测量得到的端电压信号经程序计算得到反电动势过零点,进而计算得到换相点,按照换相规律,由程序控制输出正确的PW M控制方波,经驱动电路控制相应功率开关的通断,实现对电机的正确馈电,控制电机正确运行.4控制系统的整体控制策略系统通过软、硬件的协调配合采用全数字三闭环控制:位置环、电流环和速度环.位置环和电流环周期均为50L s,位置环通过反电动势过零检测算法实现闭环控制,保证电机的正确换相;电流环采用比例控制(P控制)算法进行相电流的闭环调节,以提高系统的响应能力,并进行过流保护;速度环周期为50ms,采用模糊分段调节算法对电机转速进行闭环控制[4].系统控制框图如图4所示.图4系统控制策略框图3第20卷第4期薛林锋等:基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制技术5实验分析实验电机为24V,60W,额定转速为2000r/min 的三相六极无刷直流电动机,为了便于比较带位置传感器和无位置传感器控制系统的控制效果,该实验电机制造时在转子上安装有3个霍尔传感器.分别用本文设计的无位置传感器数字控制系统与纯硬件控制系统作了一个比较实验,当电机稳定运行在2000r/min时,用示波器分别测量电机的端电压波形,如图5所示.图5定子三相端电压波形比较实验结果表明基于TMS320LF2407芯片的无位置传感器数字控制系统能够控制电机顺利起动,起动时间不超过2s,并且很好地实现了实验电机的正确换相和稳定运行.从波形比较图可以看出,本文设计的系统所对应的端电压波形更加平稳,其控制效果甚至要好于纯硬件的控制系统.参考文献:[1]张琛.直流无刷电动机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,1999.[2]刘和平.T M S320LF240xDSP结构、原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.[3]刘玉庆,王冉冉.基于DSP的永磁无刷直流电动机起动策略[J].山东大学学报(工学版),2004.(2):47-50.[4]李晓斌,刘建平,张辉.基于TMS320LF2406的无刷直流电机控制系统[J].电机技术,2004.(3):21-22.4长沙电力学院学报(自然科学版)2005年11月。

基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统软件设计

基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统软件设计李明辉
【期刊名称】《自动化信息》
【年(卷),期】2006(000)006
【摘要】本文简要介绍了基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统的相关知识；对干无位置传感器控制系统软件设计中相对干有位置传感器控制系统的不同点进行了详细描述。

【总页数】3页(P35-37)
【作者】李明辉
【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵州贵阳
【正文语种】中文
【中图分类】TP272
【相关文献】
1.基于dsPIC30F5015的无位置传感器无刷直流电机控制系统 [J], 王伟;卢刚;李声晋
2.基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统的软化策略研究及实现 [J], 卿晓辉;罗隆福;李勇;许加柱;李季
3.基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统的设计 [J], 曾丽;吴浩烈;肖莹
4.基于TI C2000系列DSP的无刷直流电机无位置传感器驱动控制系统设计 [J], 傅贵武; 王宇华
5.基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统设计 [J], 方静;李传宝
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基于DSP的无位置传感器直流无刷电动机数字控制系统

基于DSP的无位置传感器直流无刷电动机数字控制系统彭韬;鱼振民;王正茂;周会军
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2004(031)006
【摘要】研制了基于数字信号处理器(DSP)TMS320F240和专用驱动芯片
ML4425新型数字控制的无位置传感器直流无刷电动机系统,介绍了整个系统硬件和软件的实现过程,实现了精确的速度闭环控制策略.实验表明,利用通用处理器DSP 高速运算和数据处理的功能,结合ML4425较高的硬件集成度,可以实现可靠性强、调速性能良好的数字调速控制系统.
【总页数】5页(P28-32)
【作者】彭韬;鱼振民;王正茂;周会军
【作者单位】西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TM3
【相关文献】
1.基于新型DSP的无位置传感器永磁同步电动机全数字控制系统 [J], 张剑;许镇琳
2.基于DSP的无位置传感器直流无刷电动机控制系统 [J], 徐立娟
3.基于DSP的无位置传感器无刷直流电机控制系统的设计 [J], 曾丽;吴浩烈;肖莹
4.基于DSP和CPLD的无位置传感器无刷直流电动机控制系统 [J], 周兰
5.基于TI C2000系列DSP的无刷直流电机无位置传感器驱动控制系统设计 [J], 傅贵武; 王宇华
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