DSP+PWM控制电机
步进电机控制方案 dsp

步进电机控制方案 DSP简介步进电机是一种常用的电动机类型,适用于需要精确定位和高扭矩输出的应用场景。
与其他电机类型相比,步进电机具有较高的位置控制精度和较低的成本。
本文旨在介绍一种基于DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)的步进电机控制方案,以实现精确的步进电机控制。
DSP介绍DSP是一种专门用于数字信号处理的芯片或系统。
其优势在于能够高效地进行信号处理、算法运算和数据处理。
DSP芯片通常带有多个高性能的计算核心和丰富的外设接口,适用于各种实时应用。
在步进电机控制方案中,使用DSP作为控制器可以实现高精度的位置控制和快速响应。
步进电机控制原理步进电机是一种需要以离散的步进角度进行控制的电机。
其控制原理基于电机内部的定子和转子之间的磁场交互作用。
步进电机的转子通过电流驱动产生磁场,定子通过相序切换实现转子的转动。
控制步进电机的关键是准确控制相序的切换和电流的驱动。
基于DSP的步进电机控制方案可以通过以下步骤实现:1.位置规划:根据实际需求,确定步进电机需要旋转到的位置。
这可以通过输入命令、传感器反馈或计算算法等方式得到。
2.相序切换:根据位置规划,确定相序的切换顺序。
相序切换是通过控制电机驱动器中的逻辑电平来实现的。
DSP通过输出控制信号控制驱动器的相序切换,从而实现电机的转动。
3.电流驱动:根据步进电机的特性和要求,确定合适的电流驱动参数。
通过DSP输出的PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)信号和驱动电路,实现对电机相线施加准确的电流驱动。
4.反馈控制:根据应用需求,添加合适的反馈控制机制来实现闭环控制。
常见的反馈控制方式包括位置反馈、速度反馈和力矩反馈等。
DSP步进电机控制方案的优势相比传统的微控制器或PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)控制方案,基于DSP的步进电机控制方案具有以下优势:•高性能:DSP芯片具有强大的计算能力和实时性能,可以实现复杂的控制算法和快速响应。
基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制直流无刷电机可以具有更快的转速,能够实现很多机械高速运转的需求,并且利用DSP进行直流无刷电机的控制是非常具有市场意义的。
软件可以更快捷的进行系统的优化和更新,开启更多的研发功能,运用Nios内核进行数据的处理,并且自主的设计霍尔元件驱动直流无刷电机转子内核,得出直流无刷电机转子的电流角度。
运用DSP可以同时对多路数据进行记录和分析,具有更高的处理效率,而且方便控制系统能够实现模块化,方便后期设备的维修和调整,可以很好的实现直流无刷电机的调节和控制。
标签:DSP;直流:无刷直流无刷电机;控制1 引言直流无刷电机的优点非常多,与传统的交流直流无刷电机相比,直流无刷电机的速度更高,并且拥有很高的电能转化效率,并且有着更高的热容量,可以承受更高的温度。
除此之外,直流无刷电机的工作噪音比较小,而且在体积上进行了缩小,重量更低,非常便于携带,相关的技术人员也方便进行维修工作。
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。
2 直流无刷电机控制系统硬件构造和发展问题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。
dsp电机控制原理及应用

dsp电机控制原理及应用DSP电机控制原理及应用数字信号处理技术(DSP)在电机控制中的应用越来越广泛,其原理和应用如下:1. 原理DSP电机控制的原理基于对电机运行状态的实时监测和处理。
通过采集电机的传感器信号,并利用DSP芯片对信号进行数字化处理和分析,可以实现对电机的精确控制。
DSP电机控制的主要原理包括以下几个方面:- 电机速度闭环控制:通过对电机速度进行闭环控制,可以实现精确的速度调节和稳定的转速控制。
- 电流控制:DSP可以对电机的电流进行采样和处理,通过控制电机的电流大小和相位,可以实现电机的精确转矩控制。
- 位置控制:通过对电机位置信号的处理和反馈,可以实现对电机转动位置的准确定位和控制。
2. 应用DSP电机控制广泛应用于各种类型的电动机控制系统,如直流电机控制、交流电机控制和步进电机控制等。
根据电机控制的需求和应用场景的不同,DSP电机控制可以实现以下几个方面的功能:- 速度闭环控制:实现对电机转速的精确控制,用于需要稳定速度的应用,如风扇、泵等。
- 转矩控制:通过对电机电流的控制,实现对电机转矩的精确调节,适用于需要精确转矩输出的应用,如工业机械、机器人等。
- 位置控制:通过对电机位置信号的处理和反馈,实现对电机位置的准确定位和控制,适用于需要精确位置控制的应用,如CNC机床、自动化设备等。
- 动态响应控制:利用DSP的高性能计算能力和实时控制能力,可以实现对电机动态响应的控制,适用于对电机响应速度要求较高的应用,如印刷机、包装设备等。
综上所述,DSP电机控制原理简单明了,应用广泛。
凭借其优秀的数字信号处理能力和实时控制特性,DSP电机控制在电机控制领域具有重要的地位和广阔的应用前景。
基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制随着科技的不断发展和进步,直流无刷电机在工业控制中的应用越来越广泛。
而直流无刷电机的控制技术也日益成熟,其中基于数字信号处理器(DSP)的控制技术更是备受关注。
本文将从直流无刷电机的工作原理和特点、DSP的基本原理及其在直流无刷电机控制中的应用等方面展开介绍,希望能够为相关领域的研究和应用提供一些参考。
一、直流无刷电机的工作原理和特点直流无刷电机是一种将电能转换为机械能的设备,它通过电磁感应原理实现动力传递。
与传统的直流有刷电机相比,直流无刷电机具有结构简单、寿命长、噪音小、效率高等特点,因此在工业生产中得到了广泛的应用。
直流无刷电机的工作原理是通过控制电机内部的电流来实现转子的定位和控制。
通常情况下,控制直流无刷电机需要知道电机的转子位置和速度,这需要使用一些传感器来获取相关信息。
而在控制方面,通常采用的是PWM控制技术,控制电机的速度和方向。
二、DSP的基本原理及其在直流无刷电机控制中的应用DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)是一种专门用于数字信号处理的微处理器,它能够对数字信号进行高速处理,广泛应用于通信、音频、视频、医疗等领域。
在直流无刷电机控制中,DSP也有着广泛的应用。
DSP在直流无刷电机控制中的主要应用之一是用于控制电机的PWM信号生成。
通过DSP 可以实现精确的PWM信号生成,从而控制电机的速度和方向。
DSP还可以实时地获取电机的转子位置和速度信息,因此可以实现闭环控制,提高电机的控制精度和效率。
DSP还可以用于实现各种复杂的控制算法,例如磁场定位控制、矢量控制等。
这些控制算法可以提高电机的动态响应性能和稳定性,使电机在不同工况下都能够保持良好的控制效果。
基于DSP的直流无刷电机控制系统通常包括DSP模块、功率放大器模块、电机驱动器模块、传感器模块等几个部分。
DSP模块负责控制算法的实现、PWM信号的生成和输出,功率放大器模块负责放大DSP输出的PWM信号,电机驱动器模块负责将放大后的PWM信号传送给电机,传感器模块负责采集电机的转子位置和速度信息。
基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制DSP技术(数字信号处理)已经在很多领域得到了广泛的应用,其中之一便是直流无刷电机的控制。
直流无刷电机的控制技术在工业自动化、机器人、电动汽车等领域都有重要的应用价值。
本文将重点介绍基于DSP的直流无刷电机控制技术。
1. 直流无刷电机基本原理直流无刷电机是利用电磁场力以及交流驱动电流来实现转子的旋转运动。
它由定子和转子两部分组成,定子和转子之间的转矩通过对控制电流的调节来实现。
传统的控制方法是利用PWM(脉冲宽度调制)来控制电流,从而控制电机的转速和转矩。
而基于DSP的直流无刷电机控制技术可以更精准地控制电流,进而实现更高效的电机控制。
DSP技术在直流无刷电机控制中的应用主要包括以下几个方面:(1)电流控制:DSP可以通过精确的采样和控制算法,实现对电机电流的精准调节。
可以根据电机的负载情况和所需转矩,动态调整控制电流,以实现更高效的功率输出和更稳定的运行。
(3)位置控制:基于DSP的直流无刷电机控制技术还可以实现对电机位置的闭环控制。
通过接入位置传感器或者利用编码器来实时监测电机的位置,并结合控制算法来实现更加精准的位置控制。
(4)故障检测和保护:DSP可以实现对电机运行过程中的异常情况的监测和检测,并及时采取措施来保护电机和系统的安全。
可以实现对过载、过流、过温等异常情况的检测和保护。
(1)DSP选择:需要选择性能稳定、控制精度高的DSP芯片,常用的有TI的TMS320系列,ADI的ADSP系列等。
(2)传感器选型:需要根据电机的控制需求,选择合适的位置传感器或者编码器,用于实时采集电机的位置、速度等参数。
(3)控制算法设计:需要设计合适的控制算法,包括电流控制、速度控制、位置控制等。
控制算法的设计需要兼顾性能、稳定性和实时性。
(4)系统架构设计:需要设计合理的系统架构,包括DSP和外围设备(传感器、电机驱动器、电源等)的连接和通信方式。
(5)软件开发:需要根据控制需求,开发相应的控制软件,包括控制算法、通信协议、故障处理等。
基于DSP的直流无刷电机控制

基于DSP的直流无刷电机控制直流无刷电机(BLDC)是一种通过电子方式实现转子初级磁场定向的电机。
相较于传统的有刷电机,BLDC具有高效率、高转矩密度、长寿命和低噪音的优势,因此被广泛应用于工业、交通、家电等领域。
基于数字信号处理器(DSP)的BLDC电机控制系统是一种高性能、高精度的控制方法。
其主要包括三个功能模块:速度闭环、电流闭环和定时器。
速度闭环是为了控制电机转速。
通过测量电机转子位置和速度来实现闭环控制,在每个控制周期内,DSP通过比较实际转速和设定转速来计算控制误差,并通过调整PWM(脉宽调制)信号的占空比来实现转速的闭环控制。
电流闭环是为了控制电机的功率输出。
在BLDC电机控制系统中,电机的相电流与相对应的电机转矩成正比关系。
通过测量和控制电机的相电流,可以实现闭环控制电机的输出功率。
通过调整PWM信号的占空比和频率来控制电机的相电流,并确保其达到设定的值。
定时器是控制整个控制流程的重要组成部分。
在BLDC电机控制系统中,定时器用来驱动PWM信号的生成和产生控制周期。
DSP通过定时器的计时信号来触发速度闭环和电流闭环的计算和控制。
基于DSP的BLDC电机控制系统还可以通过PID控制算法来实现更精确的速度和电流控制。
PID控制算法将实际值与设定值进行比较,并根据误差值来调整控制量,从而实现更快速、更准确的闭环控制。
基于DSP的BLDC电机控制系统是一种高效、高精度的控制方法。
通过速度闭环、电流闭环和定时器等功能模块的协调工作,可以实现对BLDC电机的精确控制,同时还可以利用PID控制算法等实现更精确的闭环控制。
这种控制方法适用于各种需要高精度、高效率的直流无刷电机应用中。
基于DSP的直流无刷电机控制
基于DSP的直流无刷电机控制直流无刷电机广泛应用于各种领域,例如电动汽车、电动自行车、消费电子、机器人等等。
与传统的直流有刷电机相比,直流无刷电机由于无需刷子摩擦,具有更高的效率、寿命更长、噪音更低等优点。
而基于数字信号处理器(DSP)的直流无刷电机控制技术,可以更加精确地控制电机,以提高电机的性能和可靠性。
首先,直流无刷电机的控制原理需要先理解。
直流无刷电机是由转子和定子两部分组成,通常转子上有永磁体和三相绕组。
电机通过电子换向器控制电流,来控制磁极位置,从而控制电机的转速和位置。
在控制每个绕组通电的时间和电流大小的过程中,DSP在电路中扮演着重要的角色。
其次,基于DSP的直流无刷电机控制技术需要分为两个步骤:一是检测电机位置,二是控制电机旋转。
对于电机位置的检测,DSP通常采用霍尔传感器、反电动势方法或次级反馈法进行。
霍尔传感器适合于速度较低的应用,如风扇和电动工具,它可以精确地测量转子的位置。
而反电动势方法和次级反馈方法通常用于高效率和高速应用,它们可以寻找自身角速度和电机位置信息的关联,以获得转子的位置。
控制电机旋转时,DSP需要计算出转子位置和速度,并确定应该加入的相。
为了实现这一目标,通常会使用一个三相桥式电路,它可以产生三个可控的交流电流源。
在基于功率电流控制的方法中,DSP通过调整每个相的PWM波形,以控制电机的转速和转向。
此时,调节的过程需要注意到电机输出功率,以避免溢出和饱和。
最后,基于DSP的直流无刷电机控制技术在实际应用中还需要考虑到的一些问题。
例如电机电压和电流大小的控制、功率因数的控制、防抖动的设计和矢量控制的运用等等。
在使用DSP控制直流无刷电机时,还需要充分考虑到电机和系统的实际需求和性能要求,以实现更好的效果。
总之,基于DSP的直流无刷电机控制技术已经被广泛应用于各种领域,并在提高电机性能和可靠性方面发挥了巨大的作用。
未来,随着技术的不断发展,基于DSP的直流无刷电机控制技术将会有更加广泛的应用。
基于DSP的直流无刷电机控制
基于DSP的直流无刷电机控制直流无刷电机(Brushless DC motor,BLDC)是一种使用电子器件来实现换向的电机。
相比传统的有刷直流电机,无刷电机具有更高的效率、更大的功率密度和更长的寿命。
在工业生产和家用电器中,无刷电机得到了广泛的应用。
直流无刷电机的控制主要包括转速控制和转矩控制。
转速控制可以通过改变电机输入电压的大小实现,而转矩控制可以通过改变电机驱动电流的大小实现。
在DSP控制下,可以根据电机的实时状态来调节输入电压和驱动电流,以实现对电机转速和转矩的精确控制。
在基于DSP的直流无刷电机控制中,首先需要设置一个控制周期,通常为几十毫秒。
在每个控制周期内,DSP实时读取电机的旋转角度和电流信息,并根据预设的控制算法进行计算。
根据控制算法得到的控制信号,DSP会实时生成PWM(脉宽调制)信号,将其输出给电机驱动器。
在控制算法方面,常用的方法有PID控制算法和FOC(Field-Oriented Control)控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制方法,通过调节比例、积分、微分三个参数来实现对转速和转矩的控制。
而FOC控制算法则是一种更为精确的控制方法,它可以将电机的状态量分解为磁场定向轴和转矩轴两个分量,并对其进行独立控制。
在基于DSP的直流无刷电机控制中,还需要考虑到电机的动态响应。
电机的动态响应主要由电机的电感和电容决定,因此需要根据电机的参数来设置合理的控制增益和控制频率。
除了电机控制算法之外,还需要注意保护措施的设计。
在直流无刷电机控制中,常见的保护措施包括过流保护、过温保护和过压保护等。
这些保护措施可以通过DSP实时检测电机的状态来实现,一旦出现异常情况,DSP会及时采取相应的措施,以保护电机和驱动系统的安全运行。
基于DSP的直流无刷电机控制具有高效、精确和可靠的特点。
通过合理选择控制算法和调节参数,可以实现对电机转速和转矩的精确控制,并保护电机和驱动系统的安全运行。
基于DSP的直流无刷电机控制
基于DSP的直流无刷电机控制随着科技的不断发展,直流无刷电机在工业、家电、汽车等领域的应用越来越广泛。
直流无刷电机具有体积小、效率高、寿命长等优点,因此得到了广泛的应用。
而在直流无刷电机的控制方面,基于数字信号处理(DSP)的控制技术得到了越来越多的关注和应用。
本文旨在介绍基于DSP的直流无刷电机控制技术及其应用。
一、直流无刷电机的基本原理直流无刷电机是一种通过电磁力作用实现转动的电机,在工作过程中不需要用到换向器。
直流无刷电机通常由定子和转子两部分组成,其中定子上包裹着绕组,转子上装有永磁体。
电机工作时,通常需要通过控制器对电机进行控制,以实现其转速、转矩等参数的精确控制。
基于DSP的直流无刷电机控制主要采用磁场定位控制技术。
这种控制技术可以通过对电机的定时器以及PWM波形的控制,实现对电机电流、转速等参数的精确控制。
通过DSP 的高性能运算能力和丰富的外设接口,可以实现对电机的实时控制和监测,从而大大提高了电机的控制精度和稳定性。
基于DSP的直流无刷电机控制系统通常由DSP控制器、功率放大器、传感器、电机组成。
DSP控制器负责接收传感器反馈的信息,并根据预设的控制算法来控制功率放大器,实现对电机的精确控制。
传感器通常包括位置传感器、速度传感器等,用于实时监测电机的状态参数。
功率放大器则负责驱动电机,提供所需的电流和电压。
基于DSP的直流无刷电机控制技术在工业自动化、家电、汽车等领域得到了广泛的应用。
在工业自动化领域,DSP控制技术可以实现对生产设备的精确控制,提高生产效率和产品质量。
在家电领域,可以实现对空调、洗衣机等家电产品的精确控制,提高产品的性能和节能效果。
在汽车领域,可以实现对发动机、制动系统等部件的精确控制,提高汽车的性能和安全性。
随着DSP技术的不断发展和成熟,基于DSP的直流无刷电机控制技术将会得到进一步的应用和推广。
未来,随着人工智能、云计算等新技术的发展,基于DSP的直流无刷电机控制技术将会更加智能化和高效化。
基于DSP的直流无刷电机控制
基于DSP的直流无刷电机控制直流无刷电机(DC Brushless Motor, BLDC)由于其结构简单、可靠性高、功率密度大等优势,被广泛应用于各个领域,如工业、家电、汽车等。
为了实现对BLDC电机的高效控制,数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)被用于控制BLDC电机。
DSP是一种能够高效处理数字信号的微型计算机,其优点在于高处理速度、灵活性强,能够实时获取和处理传感器的反馈信号,实现高精度的电机控制。
基于DSP的控制系统由三个主要部分组成:传感器模块、控制算法模块和功率驱动模块。
传感器模块用于实时监测电机的状态,一般包括位置传感器和电流传感器。
位置传感器可以使用霍尔传感器或编码器来获取转子位置信息,电流传感器用于测量电机的电流,根据反馈信号实现闭环控制。
控制算法模块是DSP的核心,负责控制BLDC电机的速度、位置或扭矩。
常用的控制算法有电流环控制、速度环控制和位置环控制。
电流环控制主要用于控制电机的电流,保证电流的稳定性;速度环控制根据电机的速度反馈信号,控制电机的转速;位置环控制则通过电机的位置反馈信号,控制转子的位置。
功率驱动模块负责将控制信号转换为电机所需的电压和电流。
通常采用PWM(脉宽调制)技术,在DSP的控制下,根据控制算法生成不同的PWM信号,通过功率驱动模块输出给电机驱动器,控制电机的转速、位置或扭矩。
基于DSP的直流无刷电机控制具有高效、精确和可靠等优点。
通过实时监测电机的状态、灵活调整控制算法和输出PWM信号,能够实现对电机的精确控制,提高电机的运行效率和性能。
DSP还可以进行故障检测和保护,提高电机的稳定性和可靠性。
基于DSP的直流无刷电机控制系统在工业和家电领域具有广泛的应用前景,能够提高电机的控制精度和性能,满足各类应用的需求。
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32位定点DSP,
片上存储器
z FLASH:128K*16-位
z SRAM:18K*16-位
z BOOT ROM:4K*16-位
z OTP ROM: 1K*16-位
片上外设
z PWM:16路
z CAPTURE / QEP:6通道
z SCI:2路
z CAN :1路
z SPI :1路
z McBSP:1路
z AD :2×8路、12-位、80ns转换时间、0~3V量程
z看门狗
z3个外部中断触发
z Flash加密
z供电电压:1.9-V (150M)/1.8VCore, 3.3-V I/O
外部数据总线:XZCS0AND1 、XZCS2 、XZCS6AND7
32位定点DSP,60M主频,便于实现工业控制和电机控制等场合。
片上存储器
z SRAM:6K*16
z FLASH:16K*16
z OTP ROM: 1K*16
片上外设
z EPWM:8路
z HRPWM: 4路,占用EPWM1A/2A/3A/4A
z ECAPTURE: 2路
z SPI: 1路
z IIC: 1路
z AD: 2×8路、12-位、267ns转换时间、0~3V量程
z看门狗
z3个外部中断:由外部GPIOA进行触发
z Flash加密
z供电电压:1.8-V Core, 3.3-V I/O
TMS320F28015较TMS320F2812不同
取消了两个事件管理器,将PWM单元和CAP单元独立出来,便于设计人员从单片机向DSP过渡
无外部数据地址总线
ADC单元增加了零点校正
增强的CAP,32位计数器,也可以将CAP管脚设成PWM输出管脚
增强的PWM单元
z8路PWM,EPWMxA和EPWMxB(x为1~4)
z EPWMx可以由外部同步信号(EPWMxSYNCI)进行同步控制
z每路EPWMx输出可以由外部信号TZx进行异步触发,如触发为低、高或高阻
z高解析度PWM(HRPWM),可在100 KHz 控制环路中实现16位精度,或在1.5 MHz情况下实现12 位精度,可以为电源等提供更高的输出精度
3个外部中断,任意一个GPIOA(GPIO0~GPIO31)都可以触发,TMS320F2812有3个固定的外部中断引脚
无论在何种主频下内核供电电压1.8V
内核和IO口上电顺序没有严格要求,IO不必先内核上电
SEED-DSK28015设计功能图
电机介绍
电机分为两类:直流电机和交流电机。
直流电机是最早出现和最早实现调速的电机,具有良好的线性调速特性和简单的控制性能,
不过由于电刷和换向器的存在阻碍了它的发展
,逐渐被交流电机所取代。
交流电机按照转子材料等的不同,分为同步电机和交流异步电机,其中根据感应电动势的不
同,同步电机可以分为永磁同步电机和直流无
刷电机,永磁同步电机的感应电动势为正弦波
,直流无刷电机的感应电动势为梯形波。
注:直流无刷电机具有交流和直流电机的特点,有些场合也将其归为直流电机。
电机调速系统组成
对于电机的调速系统,通常有3部分组成,控制部分、驱动部分和电机三部分组成。
其中,控制部分作为系统的CPU,主要是数据处理以及根据一些反馈信号等产生合适的输出信号,如PWM等;驱动部分主要是根据控制部分的输出信号将电源电压逆变为电机供电,控制电机的通电顺序和通电时间的长短等,这样就可以达到对电机的调速。
对于三相直流无刷电机的调速系统,板卡SEED-DEC2812相当于控制部分,SEED-BLDC相当于驱动部分。
对于交流电机,通常是将输入的交流电压整流成直流电压,然后经过逆变器逆变为交流电,为电机供电,即交直交方式。
对于交流异步和永磁同步电机,通常是将输入的交流220V电源经过整流和逆变为电机供电。
对于直流无刷电机,如果电机额定电压和额定功率较大,通常是将交流电压经过变压再经过整流和逆变为电机供电;如果额定电压和额定功率较小,就可以直接由外部直流电源经过逆变即可,如开关电源等。
在硬件设计时,交流异步、永磁同步和直流无刷电机极为相似,区别就在于电源部分的设计,对于小的直流无刷电机省略了整流部分。
变频调速原理
交流电机的转速可由下式表示:
式中:n--电机转速(r/min )
p--电机磁极对数
f--电源频率
s--转差率
由上式可知,影响电机转速的因素有:电机的磁极对数p ,转差率s 和电源频率f 。
对于异步电机来说,转差率不等于0;而对于同步电机来说,转差率=0。
三相直流无刷电机为同步电机,对于某一电机,磁极对数是固定的,所以只需改变电源频率就可以达到变频调速的目的。
60(1)f n s p
=−
对于交流电机,通常是将交流电压整流成直流电压,然后经过开关主电路将其逆变成交流电压来达到对电机的控制。
如图,根据上下桥臂功率管导通顺序的不同以及导通时间的长短不同,
即可达到对电机的变频调速。
驱动部分的设计
驱动部分的设计
逆变电路由功率开关管V1~V6等组成,可以为功率晶体管GTR、功率场效应管MOSFET、绝缘栅极管IGBT、可关断晶闸管GTO等功率电子器件。
晶闸管适用于较大功率电机,晶体管适用于中小功率电动机。
有3种方法:
¾采用驱动芯片+IGBT的形式,适用于大功率电机
¾采用智能功率模块(IPM), 本身具有过压、欠压、过流和温度过高的保护功能
¾采用驱动芯片+MOSFET的形式,适用于中小电机
SEED-BLDC板卡即针对三相直流无刷电机,采用驱动芯片+MOSFET 的形式。
DSP输出的PWM经过光电隔离后送入驱动芯片,由驱动芯片驱动MOSFET。
通过控制PWM的导通以及占空比来达到对电机的控制。
直流无刷电机驱动控制的硬件框图
DSP
PWM1
PWM3
PWM4
PWM5
PWM6 EVB
CAP/QEP
PWM2
DSP作为核心,负责实时产生6路PWM,电机的位置传感器信号送入DSP 的CAP/QEP单元,DSP根据传感器的信号来换相和计算速度;电机的相电流也可以送入DSP 的ADC单元,用于过流检测和保护等。
对于电流的检测,如果要求场合不高的话可以采用功率采样电阻,对于要求较高的场合可以采用霍尔传感器,如LEM模块等。
以TMS320F2812为例,片内集成两个事件管理器(EVA 和EVB ),其中每个事件管理器包括2个定时器,可以产生8路PWM 输出,包括2路定时器比较输出TxPWM ,3个带可编程死区控制的比较单元产生的6路PWM 。
PWM 的产生是以定时器为时基的。
以定时器1为例,有3种计数方式:
PWM
的产生
定时器比较单元产生的PWM
(TxPWM)
可编程死区控制的比较单元产生的PWM (不对称)
可编程死区控制的
比较单元产生的PWM (对称)
通过改变PWM 载波频率来改变PWM 频率
可根据需要改变PWM 的占空比
可改变PWM 输出的极性,如高、低、强制高和强制低
可设置死区的大小
无论对于大多交流电机,其实质就是根据实际情况来实时调整这3对PWM 的输出,如输出极性、周期和输出占空比等,来对电机进行变频调速,以达到很好的效果,可以采用PID 控制,模糊控制等。
交流电机控制通常
采用这种方式
PID控制
无论对于直流电机还是交流电机,在实际应用中,通常采取PID控制方法对电机实时调速。
一些控制方法,如模糊控制应用很少。
P—比例控制系统的响应快速性,快速作用于输出;I—积分控制系统的准确性,消除过去的累积误差;D—微分控制系统的稳定性,具有超前控制作用。
直流无刷电机的驱动控制
对于交流电机,通过检测位置传感器的输出可以进行换相和计算速度,以三相直流无刷电机为例,通过检测传感器输出的6个上升或者下降沿,对于单极对数的电机,电机旋转一周产生6个上升或者下降沿。
三相直流无刷电机的感应电动势为梯形波,也可以通过检测
电机的反电动势来进行换相和计算速度。
SEED-BLDC专门针对三相直流无刷电机,可以与SEED-DEC2812和SEED-DEC2407相连来达到对电机的实时控制。
¾可以与12V~36V 电机相连,电机额定电流不超过4A
¾过压过流检测,显示和保护
¾可以与有位置传感器和无位置传感器的无刷电机相连
¾对于有位置传感器的无刷电机,可以根据霍尔传感器进行换相,霍尔传感器接口:+5V供电;对于无位置传感器的无刷电机,可以根据感应电动势进行换相
¾可以与编码器相连进行准确位置控制
¾速度检测和电流检测,可以进行闭环控制
¾可以进行正反转控制
¾驱动电路和控制电路完全隔离,避免驱动部分给控制部分带来干扰
可以为客户提供:
¾完整的原理图
¾有位置传感器直流无刷电机的开环和速度闭环程序,采用PID 控制
¾无位置传感器直流无刷电机的控制程序
¾完整的文档,包括直流无刷电机的控制方法,PID参数如何选定。