本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無刷直流電機(jī)既保留了傳統(tǒng)直流電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好的優(yōu)點(diǎn)，還具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)及高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)人們對(duì)其控制性能的要求也在不斷提高，改善和優(yōu)化無刷直流電機(jī)的控制技術(shù)一直是一個(gè)熱點(diǎn)課題。

目前無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)普遍采用速度環(huán)與電流環(huán)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的電流環(huán)為PI電流調(diào)節(jié)器，PI控制具有算法簡單、運(yùn)行可靠、穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn)，但是它的參數(shù)整定比較困難，需要豐富的控制經(jīng)驗(yàn)。此外，PI控制只是在某種程度上的近似，難以得到最優(yōu)的參數(shù)，其控制精度已經(jīng)很難提高。隨著人們對(duì)無刷直流電機(jī)控制精度要求的提高，PI電流控制也就無法滿足更高的控制要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型提供了一種基于電流滯環(huán)控制的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠提高無刷直流電機(jī)的控制精度。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于電流滯環(huán)控制的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)字信號(hào)處理器、三相逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路、電流檢測電路、保護(hù)電路；其中：

所述數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)上有模數(shù)轉(zhuǎn)換器、事件管理器、捕獲單元；

所述無刷直流電機(jī)(BLDC)上有轉(zhuǎn)子位置傳感器；

所述數(shù)字信號(hào)處理器的事件管理器與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接；

所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述三相逆變電路的輸入端相連接；

所述三相逆變電路的輸出端與所述電流檢測電路的輸入端以及所述無刷直流電機(jī)的定子繞組相連接；

所述電流檢測電路的輸出端與所述數(shù)字信號(hào)處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接；

所述轉(zhuǎn)子位置檢測電路的輸出端與所述數(shù)字信號(hào)處理器的捕獲單元相連接；

所述保護(hù)電路輸出端與所述數(shù)字信號(hào)處理器的功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)(PDPINT)引腳相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：控制系統(tǒng)中的電流環(huán)采用滯環(huán)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度很快，控制精度高，能夠使無刷直流電機(jī)更加快速準(zhǔn)確的響應(yīng)控制指令。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制的原理圖，圖3是電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制的輸出電流波形圖。

圖4是本實(shí)用新型的軟件程序流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1，本實(shí)用新型給出了一種基于電流滯環(huán)控制的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、三相逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路、電流檢測電路、保護(hù)電路。

本實(shí)施例所述的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，使用的DSP型號(hào)為TMS320F2812，軟件開發(fā)環(huán)境為CCS 3.3，對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。DSP根據(jù)位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)、電流檢測電路的電流信號(hào)以及電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速產(chǎn)生控制指令，使其事件管理器(EV)產(chǎn)生PWM波，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路控制三相逆變電路中開關(guān)管的通斷，進(jìn)而控制無刷直流電機(jī)的運(yùn)行。其中，電機(jī)轉(zhuǎn)速由DSP根據(jù)相鄰兩次轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的時(shí)間間隔和電機(jī)的極數(shù)計(jì)算獲得。保護(hù)電路主要用于過電壓及欠電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、短路保護(hù)、過熱保護(hù)。DSP是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)接收電流檢測電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路發(fā)出的信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，進(jìn)而產(chǎn)生合適的PWM波來控制電機(jī)。

無刷直流電機(jī)上的位置傳感器采用霍爾位置傳感器，通過轉(zhuǎn)子位置檢測電路與DSP 上的捕獲單元(CAP)相連接，用來獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。電流檢測采用霍爾元件檢測電流的方法，所用器件為霍爾電流傳感器，用來檢測無刷直流電機(jī)三相定子繞組的電流，電流信號(hào)送入DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，并為電流滯環(huán)控制提供參考量。

下面說明電流滯環(huán)控制過程。

參見圖2和圖3，本系統(tǒng)的電流環(huán)采用電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制。DSP根據(jù)轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速算出給定電流，當(dāng)給定電流值(i*)與電流檢測電路測得的實(shí)際電流(i)的偏差超過滯環(huán)寬度(HB)正邊緣時(shí)，逆變器上橋臂開關(guān)管VT1導(dǎo)通，下橋臂開關(guān)管VT2關(guān)斷，電機(jī)的直流端電壓為正，電流上升。當(dāng)給定電流值與實(shí)際電流的偏差超過滯環(huán)寬度負(fù)邊緣時(shí)，逆變器上橋臂開關(guān)管VT1關(guān)斷，下橋臂開關(guān)管VT2導(dǎo)通，電機(jī)的直流端電壓為負(fù)，電流下降。如此反復(fù)，將電流偏差始終控制在滯環(huán)寬度內(nèi)，實(shí)際電流跟隨給定電流作鋸齒狀變化。其中，滯環(huán)寬度可根據(jù)開關(guān)管的頻率進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)開關(guān)管頻率很高時(shí)，滯環(huán)寬度可以很小，此時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)非?？?，能夠進(jìn)行高精度控制。

下面是本實(shí)用新型的軟件控制流程。

參見圖4，DSP上電后先進(jìn)行初始化，包括各模塊、I/O端口的初始化，接著初始化程序變量，在捕獲轉(zhuǎn)子位置的變化后，開中斷。在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中，獲取相鄰兩次位置信號(hào)的時(shí)間間隔，計(jì)算轉(zhuǎn)速，再通過控制算法(例如各種改進(jìn)PID算法)得到給定電流，同時(shí)對(duì)無刷直流電機(jī)三相定子繞組上的電流進(jìn)行采樣，經(jīng)滯環(huán)比較后輸出PWM波，實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的控制。