电气工程课程设计-无刷直流电机控制系统

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1、 课 程 设 计 2012 年 7 月 18 日 课 程 电气工程课程设计 题 目 基于 TMS320F2812 的无刷直流电 机控制系统 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 电气 学生姓名 学生学号 指导教师 课程设计任务书 课程 电气工程课程设计 题目 基于 TMS320F2812 的无刷直流电机控制系统 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容：设计一个电动汽车无刷直流电机控制系统。 基本要求： 无刷直流电机选用的为内置位置检测传感器， 控制系统核心为 TI 的 DSP TMS320F2812。无刷直流电机位置传感器获得的信号通过光耦隔

2、离后送入 DSP。DSP 通过 SCI 接口与上位 PC 机相接，上位机控制电机转速和正反转。系统采用闭环增量式 PID 控制，速度检测由位置检测传感器获得 参考资料： 1高翠云.李岳民.通用低频测试系统软硬件平台及可测试性研究J.北京:中国仪仪表.2007 2苏奎峰等编著.TMS320F2812 原理与开发M.北京:电子工业出版社.2005 3Texas Instruments , TMS320F281x ADC Calibration Reference Guide (Rev.A).2004 4TPS3307-18.datasheetZ,2005 5 彭超,基于 DSP 的高速数据采集系统

3、的研究.吉林大学，2009 完成期限 2012.7.10 至 2012.7.18 指导教师 专业负责人 2012 年 7 月 9 日 目 录 1、设计简介 1 2、系统设计方案 1 3、无刷直流电机的 MATLAB 仿真 2 3.1 稳态参数的计算 2 3.2 有静差的单闭环调速系统 4 3.3 反馈控制调速系统的主要部件和稳态参数计算 6 3.4 建模仿真参数的设定 6 3.5 PID 参数设定. 7 4、 无刷直流电机控制系统硬件设计 7 4.1 DSP 模块. 7 4.2 调速技术 7 4.3 系统的软件设计 8 4.4 硬件设计电路图（见附录） 8 4.5 驱动电路 8 5、实验结果与

4、分析 9 5.1 位置信号检测 9 5.2 MOSFET 控制信号检测 9 5.3 端电压检测 9 6、总结 10 参考文献 11 1、设计简介 设计一个电动汽车无刷直流电机控制系统。 无刷直流电机选用的为内置位置检测传感器，三相八极星形绕组接线，电压 24v,功率 52w。控制系统核心为 TI 的 DSPTMS320F2812，产生 6 路 PWM 波控 制信号送入驱动模块，驱动模块由 IR 的 IR2130 芯片构成，驱动芯片接收到控制 信号后，驱动三相全桥电路，全桥电路采用集成块 FB4710。无刷直流电机位置传 感器获得的信号通过光耦隔离后送入 DSP。 DSP 通过 SCI 接口与上

5、位 PC 机相接，上位机控制电机转速和正反转。系统采 用闭环增量式 PID 控制，速度检测由位置检测传感器获得。 2、系统设计方案 该系统设计采用三相 Y 型永磁方波无刷电机 PWM 控制方案，通电方式为两 两通电。图 1 给出控制系统原理框图。它采用全数字三闭环控制。其中，电流环 采用 PI 调节器，速度环采用遇限削弱积分的积分分离 PID 控制算法，它的输出极 性决定了正反转方向，从而可实现电机的四象限运行。位置环采用 PI 调节器。逆 变器采用全桥型 PWM 调制。 控制系统原理框图 图 2 为系统硬件结构图。无刷直流电机控制器由 DSP 模块、驱动器模块、功 率变换模块、位置传感器模块

6、、电源模块和上位机组成。 本设计中使用 DSP 的六路 PWM 发生器和 CAP 捕获单元，选用 TI 公司的 TMS320F2812， 在与上位机通信时使用 SCI 接口， 驱动模块采用 IR 公司的 IR2130 高性能三相桥式驱动器。可输出 6 路驱动信号，拥有完善的保护功能，IR2130 可 在不高于 600V 的电路中工作，输出的上桥臂驱动电流峰值为 250mA，下桥臂驱 图 2 系统硬件结构图 动电流峰值为 500mA。 功率变换电路采用 6 个 MOSFET 构成三相全桥电路，MOSFET 采用 IR 公司 的N 沟道MOSFET FB4710， 其最大电压为100v， 电流75A。 电机采用的是42BLF02, 电源使用