基于TMS320F2812的无刷直流电机控制

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基于TMS320F2812的电动机控制故障检测模块的设计研究

检测模块系统具有强大的数据处理能力、据统计和分析能力，数同时又具有良好的稳定性，而使该模块具从
有极大的扩展性和实用性。
关键词：ＭＳ２Ｆ８２控制；障；块；计研Leabharlann 究Ｔ３０２１；故模设
中图分类号：Ｐ２３Ｔ７文献标志码：Ａ
ｔｃｂｉｉｙｗｉｈｉｓｆａｕｅ．ｉａｌｔｔｅｔｒｓｔＫｅｒｙｗｏｄｓ：ＴＭＳ３２０Ｆ２８１Ｃｏｒ，２，ｎｔｏｌＦａｕｔＭｏｄｕｅ，ｓｇｎａｅｅｒｈｌ，ｌＤｅｉｎｄｒｓａｃ
Ｔ３０２１Ｍ￥２Ｆ８２是一款高速的信号处理芯片，其上集成了丰富的电动机控制模块，括：ＷＭ电包Ｐ路、获单元和正交编码脉冲ＱＥ捕Ｐ电路ｊ独特的，硬件设计使其适合数字信号的处理，其对ＦＴ等尤Ｆ算法在运算时间上优势更为明显，故障信号处理是系统的理想选择，用Ｆ８２这种优势，们通过利２１我
基于Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２的电动机控制故障检测模块的设计研究
马鸣鹤
（宁装备制造职业技术学院，宁沈阳１０６）辽辽１１１
摘要：ＭＳ２Ｆ８２应用范围广阔，Ｔ３０２１在信号处理模块的应用中占有重要地位，过研究，通对其在故障
试验设计，开发了一种具有电动机控制功能的检测

基于TMS320F2812的无刷直流电机伺服系统设计

机的位置、速度和电流三闭环全数字化控制。
Ｔ３０２Ｘ内核的定点数字信号处理器。Ｆ８２ＭＳ２ＣＸ２１
数字信号处理器的运算精度达３２位，主频高达１０Ｍｚ５Ｈ，内部集成了１８ｋ２Ｂ的Ｆｓｌｈ存储器，４ａｋＢ的引导ＲＭ，数学运算表，２ｋＯＢ的ＯＰＲＭＴＯ
０引言
无刷直流电机具有调速性能好、控制方法灵活多变、效率高、寿命长、起动转矩大、过载能力强等优点。无刷直流电机采用专用芯片。本系统选Ｊ用Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２处理器构建控制平台，充分利用ＤＰ的片内资源，以简洁可靠的硬件结构实现了电Ｓ
Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２数字信号处理器是基于
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１ × Ｋ中央处理单元６２１８ｋ麓
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ＡｂｔａｔｈｔｔｙｏｒｍｔｕｏａｉａｊｓｖＩｏｔｌｓｐｔｏｗｒｅｌｉｇｔｅｈｈｓｒｃ：ＴｅｓａｇｆａａｅｅａｔｔｄｕｔｅＰＤｃｎｒｕｒａｄｔｒａｉｎｉ－ｒｅｐｒｍｃｉｏｉｆｏｚｈｇ
王澍，林
（北工业大学，西安西
辉
７０７）１０２
摘
要：介绍了基于ＴＳ２Ｆ８２数字信号处理器、采用新型ＰＤ参数自整定分段控制的方法Ｍ３０２１Ｉ

基于DSP TMS320F2812的永磁同步电机直接转矩控制

（ｅｈｎｃｌｎｌｔｃｌｎｉｅｎｏｌｅｏｈｎｏｔｎｖｒｔ，ｈｎｓａ１０３ＣｉａＭｃａｉａａｄＥｅｒａＥｇｅｒｇＣｌｇｆｉａＳｕｈＵｉｓｙＣａｇｈ０８，ｈ）ｃｉｎｉｅＣｅｉ４ｎ
ＳＭＵＬＩＩＮＫ．ＩｓｓｏｄｔａｈｅｓｔｍｓｓｇｅｉｈｌｔｉｈｗｅｈｔｔｙｓｅＷａｄｅｉｎｄｒｇｔｙ．Ｔｈｎｔｅｃｎｒｌｓｔｍａｅｅｐｅｉｎｔ．ｅｈｏｔｏｙｓｅＣｂｘｒｎｍｅｅｄＫｅｒｓ：ｄｅｔｔｒｕｅｃｎｒｌｙｗｏｄｒｉｃｏｑｏｔｏ；ｐｅｍａｅｔｍａｅｙｎｈｏｏｓｍｏｏ；ＰｒｎｎｇｔｓｃｎｕｔｒＤＳｎｒ
ＤｉｅｔＴｏｑｎｒｌＳｓｅｒｃｒｕｅＣｏｔｏｙｔｍ．ａＤｉｉｌＤＴＣｏｔｏｙｓｅｂｓｄｏＰＴＭ３０Ｆ１ｓｐｒｐｏｅｇｔａｃｎｒｌｓｔｍａｅｎＤＳｓ２２８２ｉｏｓｄｉｎ
０引言
二十世纪八十年代德国Ｄｐｎｒｃｅｅｂｏｋ教授和日本学者Ｔｋｈｓｉａａａｈ分别提出直接转矩控制算法，然在理论虽
子相绕组Ｏ轴的转子空间位置角；Ｌ为定、子磁链转与问夹角，电机功角。转子ｄ一ｑ坐标系下即的永磁同步电机的数学模型可表示为：
推导和实现方法上有所不同，但是基本思想是一致的，即放弃了矢量控制中电流解耦的控制思想，掉了去ＰＷＭ脉宽调制器和电流反馈环节，转而通过检测母线电压和定子电流，接计算出电机的磁链和转矩，利直并用两个滞环比较器直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制Ｊ。因此，与矢量控制相比，直接转矩控制具有转矩响应快、制结构简单、控易于实现全数字化等特点。

基于TMS320F2812的永磁直线电机伺服控制研究

ｇａｔｅｄ．Ａｆｔｅｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒａｎｇｌｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｇｌｅａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｕｌｓｅｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａ１．ａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇｅｒｒｏｒａｎｄｔｈｅｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｆｏｒｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｌｉｎｅａｒ
第３１卷第１期
２０１４年１月
机
电
工
程
Ｖｏ１．３ｌＮｏ．１
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ电机；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；伺服控制；增量式光栅；前馈补偿；跟踪误差
中图分类号：ＴＨ３９；ＴＭ３５９．４文献标志码：Ａ文章编号：１００１— ４５５１（２０１４）０１ — ００７６— ０５

基于TMS320F2812的永磁同步直线电机伺服控制系统设计

ＺＥＮＧｕｎ，ＺＥＮＧｅｎｎ，ＷＵＹｉｘａｇＨＪＹＨ — ａ —ｉｎ
（ａｕｔｏｔｍａｉｎ，ＧｕｎｄｎｉｅｓｔｆｅｈｏｏｙＧｕｎｚｏＦｃｌｆＡｕｏｔｙｏａｇｏｇＵｎｖｒｉｏｃｎｌｇａｇｈｕ，Ｇｕｎｄｎ０６，Ｃｈｎ）ｙＴａｇｏｇ５０１０ｉａ
ｐｏｅｔｏｏｎｔｌｐｏｉｉｎｔｓｉｇｉｃｕａｅ，ｈｖｅｇｏｙａｉｅｆｒａｃｎｏｒｌｐｅｉｉｎ．ｒｖｈｅｒｔｒｉｉｉｓｔｏｅｔｎｓａｃｒｔａａｏｄｄｎｍｃｐｒｏｍｎｅａｄｃｎｔｏｒｃｓｏ
第３期２１０２年３月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｌａｈｉｏｄｕａｒＭｃｎｅＴｏｌ＆ＡｕｔｍａｔｃＭａｆｃｕｉｇＴｅｈｎｑｕｅｏｉｎｕａｔｒｎｃｉ
ＮＯ．３Ｍａｒ．２０２１
ＰｅｍａｅａｎｅｎｅｒＳｙｈｒｏｏｏｅｖｎｔｏｙｔｍｅｉｎＢａｅｎＴＭＳ３０Ｆ２２ｒｎｎｔＭｇｔＬｉａｎｃｏｎｕｓＭｔｒＳｒｏＣｏｒｌＳｓｅＤｓｇｓｄｏ２８１
ｃｏｅ－ｏｅｖｏｔｏｙｔｍｅｉｎｉｉｈｄ・ｘｓｃｒｎｆｓａｏｓｓｔｔｅｚｒｎｔｅｒｔｒｆｕ－ｌｓｄ－ｏｐｓｒｏｃｎｒｌｓｓｅｄｓｇｎｗｈｃ・ｉｕｒｅｔｏｔｔｒｉｅｏｂｅｏｉｈｏｏｌｘ－ｌａ

基于TI2812DSP的无刷直流电动机控制软件设计

三江学院本科毕业设计（论文）题目基于TI2812 DSP的无刷直流电动机控制软件设计电气与自动化工程学院院电气工程及其自动化专业学号B05071006学生邢小强指导教师熊田忠起讫日期2009年2月23日至2009年5月25日设计地点L422摘要无刷直流电机既具有直流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，还具备交流电机运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等诸多优点，现已广泛应用于工业控制的各个领域。

本文在对无刷直流电动机调速系统的发展及应用综述的基础上，介绍了采用DSP芯片对无刷直流电动机进行换向与转速控制的微机控制系统。

文中给出了系统的总体设计方案，分析了无刷直流电机的工作原理、控制电路、驱动电路，提出了软件控制无刷电机的策略。

阐述了软件框架的基本结构以及各个模块的具体设计方法。

文中还对DSP芯片（TMS320F2812）进行了一些介绍。

最后运用实际的硬件平台以及上位机软件（LabVIEW）对无刷直流电动机进行监控，证明了该系统工作良好，达到了预期目标。

关键词：无刷直流电动机，DSP芯片，软件控制AbstractBrushless DC motor with a DC motor is simple in structure, reliable operation, easy maintenance, such as a series of advantages, also has high efficiency AC motor run, no excitation loss and good speed, and many other advantages, has been widely used in various industrial controlfield.This article in the brushless DC motor speed control system overview of the development and application on the basis of the paper introduces the DSP chip on the exchange of brushless DC motor and speed control to the Microputer Control System. In this paper, the overall design of the system program, analysis of the brushless DC motor working principle, control circuit, driver circuit, a software strategy for brushless motor control. Framework set out the basic structure of software modules, as well as the specific design methods. The article also DSP Core (TMS320F2812) to introduce a number.Finally, the use of the actual hardware platform, as well as PC software (LabVIEW) for brushless DC motor control, show that the system is good, reaching the target.Keywords: brushless DC motor, DSP chips, Control Software目录第一章绪论- 1 -1.1 无刷直流电动机的发展现状- 1 -1.2 DSP与无刷直流电动机的联系- 2 -1.3 本文研究的容- 3 -第二章无刷电动机的结构及工作原理- 3 -2.1无刷直流电动机的结构- 3 -2.2无刷直流电动机的工作原理- 4 -第三章电机控制中的DSP的特点和选择- 6 -3.1 TMS320F2812的简介- 6 -3.2电机控制中的DSP的特点- 8 -3.3 DSP软件设计特点- 10 -3.3.1 DSP开发环境CCS2000- 10 -3.3.2 C语言与汇编语言的分析比较- 10 - 第四章电机控制中的DSP软件设计- 11 -4.1 各模块的程序及说明- 11 -4.1.1系统时钟的初始化模块- 11 -4.1.2 事件管理器EV的初始化模块- 12 -4.1.3 串行通讯SCI的初始化模块- 15 -4.1.4 输入捕捉(CAP)中断- 16 -4.1.5定时器T1- 19 -4.1.6 DSP与上位串口通信协议- 19 -4.2 DSP程序的总体框架- 21 -第五章结论及展望- 21 -5.1 结论- 21 -5.2 展望- 22 -参考文献- 22 -致- 23 -第一章绪论1.1 无刷直流电动机的发展现状直流电动机具有很多优点，如优秀的线性机械特性、宽的调速围、大的起动转矩、简单的控制电路等，长期以来一直广泛地应用在各种驱动装置和伺服系统中。

基于TMS320F2812的无刷双馈电机控制器的设计与实现

组，电机定子绕组极对数为Ｐ而的用作控制绕组；
另外一种无刷双馈电机是单电机结构，种结构把这
ＪＮｎｑａｇＷＵＱｎ —ｕ，ＳＮＨｎ — ｉＪＡＧＢＩＧＷｅ —ｉ，ｉｇｘｎＵｏｇｆ，ＩＮｏＡｎｅ
（ｃｏｌｆｌｔｃｌｎｉｅｒｇａｄＡｔａｏ，Ｔａｊｎｖｒｔ，ｉｊ００２ｈｎ）ＳｈｏｏｅｒａＥｇｅｉｎｕｏｔｎｉｉＵｉｓｙＴａｉ３０７，ＣｉａＥｃｉｎｎｍｉｎｎｅｉｎｎ
第２７卷
第４期
天
津
理
工
大
学
学
报
Ｖｏ＿ｌ２７Ｎｏ．４Ａｕｇ２１．０１
２１年８月０１
ＪｏＵＲＮＡＬ０ＦＡＮＪＮＴＩＩＵＮⅣ ＥＩＲＳＴＹＯＦＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ
文章编号：６３０５２１）４０３ — ５１７ —９Ｘ（０１０－０２０
基于Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２的无刷双馈电机控制器的设计与实现
姜文强，吴庆勋，孙红飞，蒋波
（天津大学电气与动化工程学院，天津３０７）００２
摘要：联无刷双馈电机以其无电刷所带来的系统稳定性的提高和可实现变速恒频发电等优点，逐渐成为大功级而
近年来，源的稀缺和生态环境的日益恶化让无资污染、再生、持续发展的能源成为世界各国研究可可人员关注和开发、利用的重点，双馈电机作为大功率风力发电的未来发展趋势也因此而得到了科研人员

基于TMS320F2812的逆变电源控制器的设计与研究

绍了逆变电源技术的发展现状，在介绍了ＴＭ￥３２０Ｆ２８１２芯片的特性之后，详细分析了基于ＴＭ￥３２０Ｆ２８１２逆变电源控
Байду номын сангаас
制器的硬件和软件设计，并对仿真结果进行分析总结。结果表明，该逆变电源能够得到稳定的正弦波输出
ＺＨＡＮＧＱｉａｎ ’ ，ＨＵＡＮＧＸｉａｏ－ｌｉｎ，ＹＡＮＧＹｏｎｇ — ｌｉ ’ （１．ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏ￣ｙ，ｇＳｈｉｙａｎ４４２０００，Ｃｈｉｎａ）
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，逆变电源技术均处于核心地位ｌｌ－２１。逆变电源是一种采用开关方式的电能
变换装置，它从交流或直流输入获得稳压、稳频的交流输出。近年来。现代逆变电源越来越趋向于高频化，高性能，模块化，数字化和智能化。文中研制的逆变电源控制系统以ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２作为控制核心，它是一种支持实时仿真的３２位微控制器［３１，内部具有ＵＡＲＴ、ＳＣＩ总线、ＳＰＩ总线、ＰＷＭ、定时器、ＡＤＣ、ＣＡＮ总线

基于TMS320F2812的交流电机控制系统设计

床控制等高精度应用．本文基于ＴＭＳ３２ＯＦ２８１２分析了空间矢量脉宽调制技术的基本原理，利用ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２专用于ＳＶＰＷＭ波形生成的硬件电路，提出了
基金项目：湖南省教育厅一般项目（１ＩＣ１１３０）作者简介：邱雄迩（１９７３一），男，湖南隆回人，硕士，讲师，研究方向：电力电子与电气传动．Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｅｋｏｎｇｐｇ２００８＠１２６．ｃｏｎｒ
收稿日期：２０１３ — ０２ — ２６
变器输出线电压基波最大幅值为直流侧电压，这比正弦脉宽调制逆变器输出电压高
出１５％… ．
在电机控制技术领域，１［Ｉ公司推出的
２Ｏ０Ｏ系列中的３２位定点ＤＳＰＴＮＳ３２０Ｆ２８１２属于较新高端产品，适合工业电气控制、机
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＳＰ；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；ＳＶＰＷＭ；ＦＯＣ
０引言
在交流电机变频调速中ＰＷＭ控制已经得到了广泛应用，其中经典的正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）是一种近似地抑制谐波的方法，使逆变器输出的电压尽量接近正弦波，使ＰＷＭ电压波的基波成分尽量大，谐波成分尽量小．而电压空间矢量脉宽调制（ＳＶＰＷＭ）视逆变器和电机为一体，控制电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场．它能够明显地减少逆变器输出电压的谐波成分、电动机的谐波耗损和转矩的脉动，而且逆

基于TMS320F2812的多功能控制系统的实现

Ｏ引言
自从２０世纪７０年代末８０年代初ＤＳＰ芯片诞生以来，它得到了飞速的发展，ＤＰ芯片已经在信号处理、Ｓ通信、电动机控制等诸多领域得到了广泛的应用。Ｔ公Ｉ司最新推出的Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２数字信号处理器是目前控
摘
要：提出了一种以ＴＭＳ２Ｆ８２微处理器为核心，利用串行通信接口接收数据，然后通过ＴＳ２Ｆ８２３０２１Ｍ３０２１对数据进行分析、处理、提取和存储，实现对步进电机与直流电机的控制，并且提供了软件程序
设计流程方法。经观察，实验得到的结果准确，整个设备运行稳定可靠，同时具备了很高的实时
性。
关键词：ＤＳ；串口；ＴＭＳ２Ｆ８２；电机控制Ｐ３０２１
中图分类号：Ｔ３Ｐ９
文献标识码：Ａｄｉ０３６／．ｓ．０２６７．０１５０３ｏ：．９９ｊｓｎ１０－６３２１．．１ｉ０４
ＡｂｔａｔｉｓｔｅｉａｒｔｓｈｏｔｅｉｎａｍｕｄｆｃｉａｏｒｌｓｓｅａｅｎＤＳＴＭＳ２２２ｗｈｃｒｄｔｄｂｏｒｃ－ｓｒｃ：ＴｈｈｓｓｎｒａｅｗｏｄｓｇｌｕｎｔｏｎｌｃｎｔｏｙｔｍｂｓｄｏＰ３０Ｆ８１ｉｈｐｏｕｃｅｙＴＩｆｏｎ

基于TMS320F2812高精度跟踪伺服控制系统设计

的脉冲，送入控制器，根据切割参数的设定就可输出
模拟电压，控制切刀电机的转速。切刀电机运行时经角度编码器输出不均匀的脉冲并送入ＤＰ控制Ｓ板，而实现闭环智能控制，从控制系统按照给定的控
制规律计算切刀电机的位置，现位置跟踪。控制实
维普资讯
基于Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２高精度跟踪伺服控制系统设计
黄德友刘卫东，艺林刘刚，丁，
（．北工业大学航海学院，１西陕西西安７０７；．１０２２西北工业大学水下信息处理与控制国家级重点实验室，
关键词：轨迹跟踪；数字信号处理器；服控制；伺ＰＤ算法Ｉ中图分类号：Ｐ７．Ｔ２１４
文献标识码：Ｂ文章编号：０１２５（０８０ —０３ —０１０ — ２７２０）２００３
Ａｂｓｒｃ：Ａｄｓｇｍｅｈｏｆｉｐｅｉｉｎｔａｔｅｉｎｔｏｄｈｇｈｒｃｓｏｔａｋｓｏｅｖｏｒｌｉｏｏｅｎｔｉａｅ．ｒｃｌｔｓｒｏｃｎｔｏｓｐｒｐｓｄｉｈｓｐｐｒＴｈｅａｄａｅｔｕｃｕｅｎｄｈｅｏｔｒｏｔｈｒｗｒｓｒｔｒａｔｓｆｗａｅｆｈｅｓｓｅｒｎｒｄｕｅｎｅａｌ．Ｆｉａｌｙｔｍａｅｉｔｏｃｄｉｄｔｉｓｎｌｙ，ｔｅｘ— ｈｅｐｅｉｅｔｒｓｔｏｙｔｍｒｇｖｎ，ａｈｅｅｒｍｎｅｕｌｓｆｓｓｅａｅｉｅｎｄｔｒ — ｓｌｓｓｗｈｔｔｙｔｍｓｆａｉｉｉｙｕｔｈｏｔａｈｅｓｓｅｉｅｓｂｌｔ．Ｋｅｒｓ：ｒｃｌｔｄｇｔｌｓｇｎｌｐｏｅｓｒ；ｙｗｏｄｔａｋｓｏ；ｉｉａｉａｒｃｓｏｓｒｏｃｎｔｏ；ＤｌｒｔｅｖｏｒｌＰＩａｇｏｉｈｍ

基于TMS320F2812的无传感器无刷直流电机控制器设计

度以及较强的运算能力，可以实现无刷电机高精
度、高效率的全数字化控制。
机的控制，有些采用单片机加专用控制芯片来控制，虽降低了控制的复杂性和控制系统的成本，但单片机的指令功能不强，数据转换速度慢，尤
其是对于无位置传感器的无刷电机，还需检测电
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔｈａｓｂｅｃｕｐｒｏｖｅｄｒｅｌｉａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．
用ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２处理器为中心，搭建了无刷电机的双闭环（电流、速度）数字化控制平台。
收稿日期：２０１２ —１２ — ２６
摘要：提供了一种基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２芯片的无传感器无刷直流电机控制器，设计了转速、电流双闭环数字化控制平台，实现了
无传感器的无刷直流电机的平稳运行。同时详细地介绍了该系统的硬件、软件构成。试验证明，该控制器运行稳定可靠。该系统具有广泛的应用前景。关键词：ＤＳＰ；无刷直流电机；ＰＷＭ；双闭环中图分类号：ＴＰ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００９—９４９２（２０１３）０６—００３５—０５
工业自
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１３．０６．０１０

基于TMS320F2812的无速度传感器变频调速系统的设计与实现

摘要：应用模型参考自适应系统方法辨识出异步电机的转速，根据电机传统试验原理自动检测出电机离线参数。以
ＴＳ２Ｆ８２ＤＰ为核心控制器，设计出无速度传感器矢量控制方式的变频调速系统的软硬件，并对系统进行调试。结果Ｍ３０２１Ｓ表明，该系统具有良好的动静态性能。关键词：无速度传感器；模型参考自适应系统；数字信号处理器；变频调速系统
中图分类号：Ｔ３３Ｐ４文献标识码：Ｂ文章编号：１０ —３８（０２３— ５０１８１２１）１０９—３
ＤｅｉｎａｄＩｐｅｎａｉｎｏｐｅｅｓｒｌｓｒｑｅｃｓｇｎｍｌｍｅｔｔｆＳｅｄＳｎｏ－ｓＦｅｕｎｙｏｅ
２０世纪６０年代问世的变频器主要用于交流电动机转速的调节，是公认的最理想、最有前途的调速方
环境条件的影响。
案。自２Ｏ世纪８Ｏ年代被引进中国以来，已得到了广泛应用，目前变频调速已经成为电气调速传动的主
流。
因此，无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题 …。无速度传感器磁场定向矢量控制
基于Ｔ３０２ＭＳ２Ｆ８２的无速度传感器变频调速系统的设计与实现１
陈世军高军礼，
（．安庆师范学院物理与电气工程学院，安徽安庆２６５；１４０２２．广东ｘ，大学自动化学院，广东广州５００）－＿Ｐ１０６

基于TMS320F2812无刷直流电机控制系统设计

关键词：电机；控制器；驱动电路；检测电路；模糊控制／无刷直流电机；数字信号处理器；Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２
中图分类号：Ｍ３，Ｐ７Ｔ３Ｔ２３
文献标识码：Ａ
文章编号：０６６７（０８１ — ０７０１０ — ９７２０）１０ｌ— ３
电路以及保护电路设计：出相应的硬件电路。该系统采用三环控制。其中，置环采用Ｐ调节器；度环采用参数给位【速自整定模糊ＰＤ控制；Ｉ电流环采用电流滞环控制。该设计方案电路简单，靠性强，有较高的应用价值。同时，可具实验结果也验证了该方法的有效性
ａｄａＦｚＩｏｔｌｒｉｅ —ｄｕｔｇｐｒｍｔｒｉａｏｔｎｔｅｓｅｄｏｔｒｏｐａｄａｃｒｎｙｔｒｓＯ — ｎｕｚＰＤｃｎｒｌｔｓｌａｊｓｎａａｅｅｓｓｄｐｅｉｐｅｕｅｌｎｕｅｔｓｅｉＣＤｙｏｅｗｈｆｉｄｈｏｈｅｓｔｌｒｓｄｐｅｅｃｒｎｉｎｒｏｐＴｉｄｓｎｐｏｅｔａｅａｔｉｏｓｌｃｒｕｔｔｎｌｂｌｙｎｉｈａ — ｒｌｏｔｉｔｕｒｔｎｅｏ．ｈｅｉｒｊｃｈｖａｔｆｉｅｉｉ、ｒｇｒｉｉｔａｄａｈｐｏｅｉａｄｎｈｅｌｓｇｒｍｐｃｓｏｅａｉｇ
《国外电子元器件｝０８年第１期２０１
测控与仪器仪表

基于TMS320F2812的智能电动执行器控制系统设计

２．Ｄｅａｔｅｔｏｔｍａｉｎ，ｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｎｌｇｆＣｈｉａ，ｆｉ２００７，Ｃｈｎ；ｐｒｍｎｆＡｕｏｔｏＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｃｏｏｙｏｙｎＨｅｅ３２ｉａ
３ｈｎｚｏｎｔｕｅｏｃａｒｎｃｎｉｅｒｇＣｈｎｚｏ１１４，ｈｎ）．ＣａｇｈｕＩｓｉｔｆＭｅｈｔｏｉｓＥｇｎｅｉ，ａｇｈｕ２３６Ｃｉａｔｎ
并给出了软件设计方法，出了直流无刷电机速度调节和阀门４￣＊独立控制的策略。初步实验结提ＡＫ，Ｉ
果表明：所提出的控制策略能够使阀门平稳、靠的运行，可实现了阀门位置的精确控制。
关键词：ＭＳ２Ｆ８２速度调节；置控制Ｔ３０２１；位中图分类号：Ｐ７．文献标识码：Ｔ２３１Ａ文章编号：００—８２（００１０５０１０８９２１）０— ０５— ４
ｖｄｄ．ｅｈｒｗａｅｃｒｕｔｏｏｔｏｙｔｍｓｄｓｇｅｎｄｔｅｓｆｒｅｉｎａｒａｈｉｉｅ．ｅｃｎｒｌｉｅＴｈａｄｒｉｃｉｆｃｎｒｌｓｓｅｉｅｉｎｄａｈｏｗａｅｄｓｇｐｐｏｃｓｇｖｎＯｎｏｔｏｔｓｒｔｇｂｕｈｐｅｆｂｕｓｌｓｔｒａｄｔｏｉｉｎｏａｖｏｔｏｎｅｅｄｎｌｓｐｓｄ．ｅｒ－ｔａｅｙａｏｔｔｅｓｅｄｏｒｈｅｓＤＣｍｏｏｎｈｅｐｓｔｏｆｖｌｅｃｎｒｌｉｄｐｎｅｔｙｉｏｅＴｈｅ

基于TMS320F2812的永磁同步电动机伺服系统设计

接影响ＰＭ的性能指标。以Ｔ３０２１ＭＳＭＳ２Ｆ８２为主控芯片，细论述了以ＰＳ详ＭＭ为执行元件的交流伺服系统
的软、硬件设计。试验表明，该伺服系统反应快，精度高，能满足工业应用的需求。
关键词：永磁同步电动机；伺服系统；脉宽调制
响，间磁场呈正弦分布的条件下，空对于面装式ＰＭ，电机转子同步旋转的ｄ坐标系中，ＭＳ在ｇ采用
磁场定向控制，ｉ即＝０时，机的数学模型电
为引：ＰＳ电压方程ＭＭ
ｔｔｑ＝Ｒｓｇ＋￡ｐ口＋ｅｇ。
迫札与拨制应用２１，（）００７２３
研究与设计Ｅ帐
基于Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２的永磁同步电动机伺服系统设计米
曾祥华
（南师范学院物理与电子信息学院，赣江西赣州
摘
３１０）４００
要：永磁同步电动机（ＭＳ是一个多变量、ＰＭ）非线性、强耦合的复杂系统，其伺服系统的控制策略直
了以ＰＭ为执行元件的交流伺服系统的软、ＭＳ硬件设计。该芯片的运算能力比ＤＰＣ４提高Ｓ（２Ｘ）
ＰＳＭＭ转矩方程
＝
了一倍，而且具有外部集成｝江西省教育厅科技基金项目（Ｊ０５１ＧＪ９８）
研究与设计ＥＣＭＡ
电扎再控制应用２１，２００７（）３
ＰＭ运动方程ＭＳ
＝
交编码脉冲经接口电路输入到ＤＰ的ＱＰ电路ＳＥ输人端，通过ＱＰ电路对接收到的脉冲进行解码Ｅ（）定子电流的检测。为了满足高性能伺服２系统的要求，提高系统的电流环响应速度，电流检测采用霍尔电流传感器（Ｅ，际检测三相电ＬＭ）实

基于TMS320F2812的永磁同步直线电机提升系统的伺服控制

2 TMS320F2812简介
TMS320F2812 是当今世界上在数字控制领域性能最高的字信号处理芯片，它是工业界首批 32
EVB): 其提供了一整套用于运动控制和电机控制应
用的功能和特性。每个事件管理模块包括通用定时器 ( GP )、比较单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路。
4 电趁 07年， 0} 气撇20 第“ 期
Abstract Based on digital signal processor(DSP), the design of control system of permanent magnet linear synchronous motor(PMLSM) is introduced in this paper , which makes good use of the high integrated feature of DSP.
ud= r,弓乌尸一钱十几勿 uq= sq+Ldp', +coy/,
转矩方程如下:
流的两个分量分别进行调节控制;最终采用SVPWM
对逆变器进行脉宽调制。
T =Pm V 一 d (i d凡钱id)
二 LYr iq+ Ld一 P. ' ( Lq)id ', I
从上式可以看出，永磁同步电机的电磁转矩基本上决定于定子交轴电流分量和转子磁链。在永磁
Yq=Lq iq '
式中， Vr为转子磁钢在定子上的祸合磁链; Ld,
由图 1 可知，本系统是由位置、速度与电流三闭环所组成，最外环 “ 位置控制器”实现对电机的
L 直、轴主电 q为交感。
定子电压方程如下:
行程控制;其位置反馈信号及速度环的速度反馈信

高性能DSP芯片TMS320F2812在电机控制器中的应用

常丰富，可大大简化外围电路设计。其主要资源和性能指标如下：（）它是Ｃ００１２０系列中性能最高的
（）２ｘＬ４系列ＤＰ有更完备的外Ｃ８￣２ｘＳ具
８２电子元嚣件焘用２０．ｗｗＣｉＥＤｎｔ０６ｗ．ｈｎＣ．８ａｅ
Ｔ３０Ｆ４ｘ为主，介绍应用ＭＳ２Ｌ２０Ｔ３０（）２ｘ比较少。Ｔ３０Ｍ￥２ＦＣ８的Ｍ￥２Ｆ
电机控制系统结构原理围及各组成部分的简单介绍
电机控制系统的结构原理图如图
的主要性能及体系结构，讨论了电机控制器的引导加载ＲｏＭ、ＡＤ转换单元、传感器接口、ＣＬＰＤ等外设电路的技术关键。说明了Ｔ３０２１在ＭＳ２Ｆ８２
电机直接转矩控制系统中的应用方法。
关键词：电机；控制器；ＴＳ２Ｆ８２片；ＤＳＭ３０２１芯Ｐ
图１电机控制系统结构原理图
维普资讯
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ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＮＳｏ
中。
应用
主电路及光电编码转速检测电路、
◇ 与传感器的接口
（）霍尔位置传感器１
ＤＰ要两到三个ＡＤ道对传感心的直接转矩控制系统，本系统结构母板上，控制箱从外界引入电源对母Ｓ需信器电流进行采集获得三个相电流。霍简单可靠、控制精度高、动态响应板上的各个电路板供电同时各个电尔电流传感器采集的是模拟量信号，快，是高效的交流调速控制系统。其路板上的相关信号可以通过母板从控所示。需要注意的是要防止相电流过高造成方框图如图３对ＤＰ冲击损坏。我们的做法是双Ｓ的重保护，即信号经过ＲＣ滤波后连接至

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基于TMS320F2812的无刷直流电机控制以前一个项目里有一部分是使用2812控制无刷直流电机，这里分享一下软硬件设计和程序代码：1.无刷直流电机的结构和换相原理无刷直流电机的本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他启动装置。

其转子采用永磁材料制成，而定子上有多相电枢绕组，绕组相数分为两相、三相、四相和五相，但应用最多的是三相和四相。

各相绕组分别与外部的电力电子开关电路中相应的功率开关器件连接，位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相连接。

当定子绕组的某一相通电时，该相电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子位置变换成电信号去控制电力电子开关电路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相，这就是直流无刷电动机的换流原理。

由于电力电子开关电路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换相器的换相作用。

基于TMS320F2812的无刷直流电机控制系统结构图如图1所示。

图1中，直流电源通过开关电路相电动机定子绕组供电，位置传感器采用了霍尔传感器，可不断检测转子当前位置，DSP控制器根据当前位置信息来判断哪一相绕组被接通，进而控制开关管的导通与截止，实现电机的换相。

图1 直流无刷电动机控制系统结构图图2 电子换相器的工作原理图图2给出了一个三相无刷直流电机电子换相原理图。

图中符号H1、H2和H3表示三个霍尔位置传感器，它们输出电平信号。

当电机的转子运行到x-u平面的正半周（图中虚线标出的区间），则H1传感器输出高电平。

同理，当电机的转子分别运行到y-v和z-w，平面的正半周（图中虚线标出的区间），则对应的H2和H3分别输出高电平。

由图可见，H1、H2和H3输出高电平的区间是互有重叠的，如果将H1、H2和H3的输出电平组合成一个向量[H1 H2 H3]，则可以得到6种有效组合：[001]、[010]、[011]、[100]、[110]和[101]，每种组合覆盖整个圆周的1/6（即60°）。

控制器根据这六个状态组合来决定开关电路的哪一相被接通以维持电机的运行，当状态发生变化时，就必须进行相位的切换。

对于电机的三相绕组，A、B和C，采用ANC表示直流母线电压施加到A-C绕组之间；CNA则表示直流母线电压施加到C-A绕组之间，其他类似。

注意ANC电流从A→C，而CAN电流从C→A，作为直流电机，绕组电流相反意味着受力是相反的，会导致电机反向转动。

图3给出了6种状态组合下对应的通电绕组的情况，例如在状态[001]通电绕组是ANB。

如果电机正转，则下一个组合状态为[101]，故应将通电绕组切换为ANC；同理，如果电机反转，则下一个组合状态为[101]，故通电绕组应该切换为CNB，以次类推。

表1给出了电机正向旋转时，转子位置传感器输出的状态组合[H1 H2 H3]与下一个导通绕组之间的对应关系。

表2给出了电机反转时的情况。

图3 基于TMS320F2812无刷直流电动机控制系统原理图表1 无刷直流电机正转相序表当前位置下一个导通相各开关管工作状态H1 H2 H3 V1 V2 V3 V4 V5 V6 1 0 1 BNC 0 0 0 1 1 0 1 0 0 BNA 1 0 0 1 0 0 1 1 0 CNA 1 0 0 0 0 1 0 1 0 CNB 0 0 1 0 0 1 0 1 1 ANB 0 1 1 0 0 0 0 0 1 ANC 0 1 0 0 1 0表2 无刷直流电机反转相序表当前位置下一个导通相各开关管工作状态H1 H2 H3 V1 V2 V3 V4 V5 V6 1 0 1 ANB 0 1 1 0 0 0 1 0 0 CNB 0 0 1 0 0 1 1 1 0 CNA 1 0 0 0 0 1 0 1 0 BNA 1 0 0 1 0 0 0 1 1 BNC 0 0 0 1 1 0 0 0 1 ANC 0 1 0 0 1 02.三相无刷直流电机的DSP控制图3给出了本设计中采用的基于TMS320F2812A和三相全桥开关电路构成的无刷直流电机控制器的原理图。

在无刷直流电机内部空间间隔120°分布的三个霍尔传感器H1、H2和H3的输出信号经整形隔离电路后分别与TMS320F2812时间管理器EV A的三个捕获引脚CAP1/IOPA3，CAP2/IOPA4和CAP3/IOPA5相连，当[H1 H2 H3]状态组合发生变化的时候，将触发捕获单元的中断，在中断服务程序内，DSP读取当前[H1 H2 H3]的状态，根据表1和表2内列出的导通相顺序对全桥电路进行控制，从而实现换相。

例如，当[H1 H2 H3]被读取的当前状态为101时，在正转的情况下，应该选择下一个导通相为BNC。

这就意味着在图3中，要控制开关V4、V5导通，这样直流母线电压就施加到B-C绕组之间（直流电流从B绕组流向C绕组）；如果控制反转，则应该选择下一个导通相为ANB，这需要控制V2和V3导通。

图3中三相全桥主电路采用3片IR公司的MOSFET器件TRF7317来构成，TRF7317内部有两个MOSFET的开关，一个NMOS和一个PMOS，其中NMOS用于构成桥臂的下管，而PMOS则用于构成桥臂的上管，由于是12V的电机控制系统，这种配置使得驱动电路比较简单。

三相全桥电路每个桥路的上下两个开关是不能同时导通的，否则会引起直通短路。

MOSFET的开关控制通过DSP的EV A单元的输出PWM1-PWM6来实现，图3中给出了PWM1和PWM2同时发出高电平脉冲导致经过几级逻辑转换变成互相反相的控制脉冲V1和V2，由于V1控制NMOS，而V2控制PMOS，故两管都会导通引起直通短路。

总之，PWM1-PWM6独立控制三相全桥的6个MOSFET，并且高电平控制导通，而低电平控制截止，为了防止直流短路，不允许出现同一个桥臂上下两管的控制脉冲同时为高电平的情况。

3.PWM信号实现电机调速的原理无刷直流电机的转速控制是通过控制施加到三相绕组上的直流电压的大小来实现的，为了实现转速的变化，就需要通过三相全桥开关电路产生可变的直流电压，这将通过脉宽调制原理（PWM）来实现。

PWM信号是一系列周期固定、脉宽可变的脉冲电压，这些脉冲信号的平均值的大小取决于其占空比，这个固定周期称为PWM的载波周期。

将PWM脉冲信号施加到三相全桥电路，其输出电压作用于一个惯性设备（如一个LC滤波器或者电机等），则控制作用只取决于平均电压的大小（惯性设备类似于一个低通滤波器），而此平均电压正是由PWM信号的占空比来控制的。

于是，不断修改PWM信号的脉冲宽度即可控制平均电压的大小，进而不断控制直流电机的转速。

在直流无刷电动机控制中，两个功率器件（上级和下级）被串联放在一个功率转换支路中，为了避免击穿失效，两个器件的打开周期必须不能重叠，这样就经常需要一对非重叠的PWM输出来正确地开关这两个器件。

在一个三极管的关断和另一个三极管导通之间插入一段死区，这段时间延迟允许一个三极管在别的三极管导通之前完全关断。

这个所需的延迟时间由功率三极管的开关特性和特定应用中的负载特性来决定的。

4.软件设计软件采用模块化设计，主要有以下5个模块组成：换相及转向控制模块、转速控制模块、转速测量模块、键盘控制模块和液晶显示模块。

实现了无刷直流电机的闭环PID控制，主程序流程图如图4所示。

图4 闭环PID控制主程序流程图4.1换相及转向控制相控制是通过不断检测无刷直流电机的转子位置，然后按照预先安排的相序表动态控制三相全桥开关的导通及关断，从而使电机能够连续运行。

转向控制则通过更换相序表来实现。

程序设计步骤如下：（1）配置系统时钟和外设时钟，初始化中断向量表和中断控制寄存器。

（2）配置GPIOA的多路转换器寄存器GPAMUX，使PWM1~PWM6作为PWM 控制引脚，CAP1~CAP3作为捕获单元输入引脚。

（3）初始化EV A的通用定时器T1，设置PWM载波周期（通过T1PR）和初始占空比（通过比较寄存器CMP1、CMP2、CMP3设置初始占空比为50%），设置比较控制寄存器COMCONA使能全比较操作，但暂不启动定时器T1。

（4）配置CAP1~CAP3的捕获中断为上下沿跳变触发方式。

（5）检测CAP1~CAP3引脚的当前状态，判断当前电机转子的空间位置，根据转向要求选择合适的初始控制相序并据此配置ACTRA寄存器，然后启动定时器T1并开放中断。

（6）主程序进入等待状态。

（7）创建捕获中断的中断服务程序，在中断服务程序中实时检测当前电机转子的空间位置，然后根据转向要求和预先安排的相序表选择合适的开关控制时序，并动态控制ACTRA寄存器，使得电机能够连续运行。

流程图如图5所示：图5 换相及转向控制流程图4.2转速测量转速的测量可以通过在标准的定时时间间隔内对换相控制的次数进行统计来实现。

由于所用的电机转一圈换相6次，故设置定时器T2定时0.1s，在此定时时间内换相次数记为N，则转速即为100N/min。

流程图如下图6示：图6 转速测量程序流程图4.3键盘控制与液晶显示图7 键盘程序流程图键盘则用于设定给定转速。

其程序流程图如图7所示。

液晶显示主要分为两部分：说明文字的显示及参数值的显示。

无论是文字还是参数值的显示，都需要生成16进制代码，利用字模软件zimo221生成，取字模时选择“纵向取模，字节倒序”。

然后调用相关函数即可将其显示出来。

程序设计步骤如下所示：（1）进行初始化，清屏（2）显示“转速：”（3）实时显示参数值（转速、占空比）流程图如下图8所示：图8 液晶显示流程图5.硬件设备本设计采用的主要设备包括：（1）12W无刷直流电动机FL57BLS005-12V；（2）MOTOR-E背板，该背板包括驱动无刷直流电机的三相全桥开关电路、霍尔传感器输出信号的整形和隔离电路以及来自TMS320F2812的6个PWM控制信号（PWM1~PWM6）的隔离和驱动电路；（3）TMS320F2812开发板；（4）LPS-305型可调线型稳压电源，调试过程调节此电源输出+12V，输出限流值1.5A，用于为无刷直流电机供电。

由于在调试中会频繁出现短路情况，故采用带输出限流保护的电源，以限制短路时过流引起MOSFET损坏的问题。

6.总结本设计以TMS320F2812 DSP芯片为核心，来实现对无刷直流电机的PID控制，可以控制电机自动加减速，自动换向，测量转速值并实时显示在液晶屏上。

本系统采用CCS编程，利用PWM信号实现电机调速，开关主电路同一相上下桥臂PWM波形如图9所示。

图9 同一相上下桥臂PWM波形图调试中遇到了不少问题，主要如下：（1）电机不能自行启动，需要用手拨一下才能转起来。