(湖南机电职业技术学院电气工程系，长沙4lOl51)
摘要：直流电机具有良好的起、制动性能，能在大范围内平滑调速，因而在可控的电力拖动等领域中得到了广泛的应用。用数字方法实现无刷直流电动机的PwM调速是大势所趋，文中提出了一种采用基于数字处理芯片的数字控制系统来提高直流调速系统的控制性能一
关键词．直流申机；数字方法：PwM；控制系统
0 引 言
电机阔速技术的发展，逐渐形成了由无刷结构代替有刷结构、由数字控制代替模拟控制的局面。无刷直流电机具有能量密度高、效率高、动态特性好、控制简单等优点，而且它具备直流电机那样良好的调速特性和无机械式换向器，而且反馈装置简单，输出转矩大，可以使电动机和逆变器得到更充分的应用，在伺服控制、家用电器、计算机外设等方面获得了广泛的应用，在船舰推动、电动汽车以及工业拖动中具有很好的应用前景。
1逆变器供电的无刷直流电机
无刷直流电机由定子三相绕组、永磁转子、逆变器位置传感器及控制器等组成，采用稀土水磁瓦形磁钢并合理设计磁路，几j以得到近似方波或梯形波的气隙磁场，定于二则由逆变器提供交流方波电流无刷直流电机控制系统采用电子换向器(逆变器)替代直流电动机的机械换向器，实现直流到交流的逆变．逆变器采用IPM300cLVl20，其具有高集成度，小体积封装的特点．该模块内部集成了6个IGBT单元，每个单元有四个引脚，分别是+15 V控制电源、电源地、信号输入引脚、故障输出引脚，各个单元的引脚都是相互独立的，不能连结在一起，所以在应用的过程中，必须使用6组独立的电源来控制智能模块。该模块内部还集成有故障检测电路和保护电路，可以通过故障输出引脚发送过温、短路和欠电压保护信号。值得一提的是模块对电源的要求比较高，只能允许的波动，即正常的工作电压在13.5 v～16.5 v之问，当电源电压低于13.5 V时，驱动电路产生的驱动脉冲电压会下降，功率器件不可能饱和导通，也就是说功率器件会工作在放大状态，从而使功率器件的功耗过大导致器件烧毁。所以，模块内部集成了控制欠电压检测电路，当电压过低，时间超过时会自动关断IGBT，并向外部电路反馈一个故障信号。硬件互锁电路是DsP控制板中的一个重要部分，其作用是防止断电或者上电的瞬间，不确定的脉冲信号导致IcBT模块上下桥臂直通，造成短路，同时还可通过电容和电阻的配合给出了硬件死区，时间为8μs。大于IPM模块要求的最小死区时间，在工程应用中能够很好的满足要求，保证lGBT模块的止。常触发[1-2]。此外，当IGBT模块过温，欠压或者过流的时候都会有一个10 ms左在时间的出错保护信号送给硬件互锁电路，可以直接封锁6路脉冲输出，保护模块的安仝。
为保护IPM模块工作在较高开关频率时的安全，并保证系统在高频电磁干扰时的正常通讯，必须对IPM实施保护措施，设计时宅要从以下几个方面人手：
(1)减小母线电路的寄牛电感以降低IPM在关断时的过电压(2)IGBT兼有MosFET和cTR的优点，具有导通电阻小、开关速度快、驱动功率小、工作频率较高、耐压高、承受工作电流大等优点，在大功率电力电子器件的应用中，IPM模块已取代MosFET和GTR成为应用的主流。在引用1PM模块时需要注意以下几点：
①i相逆变器的每个TPM模块都必须采用独立的隔离电源给其内部控制和驱动电路供电，且该隔离电源的耦合电容必须小于100pF，耦合电容过大会造成IGBT的误触发；
②在将模块的控制引脚连接至电路板时，要通过反接插座进行连接，可以保证焊接时不会高温损坏模块。
③IPM接11电路必须采用光隔，光隔输出脚和IIJM引之间的走线应尽量短，并且应采用具有高共模抑制比(cMR)的高速光隔。
2双DSP的数字化控制方案
整个控制器包括：双DsP处理器模块、A／D采样模块、数摒存储器扩展模块、液晶显示模块、咂阵键盘输入模块、通信模块等。其中检测子系统是由数字信号处理器DsP及其外围电路来实现的[3]。硬件部分主要选用了DsP处理器TMs320F2407实现与外电路的交涉，如发出PwM控制信号、发出开关量控制信号、监视开关量信号、检测各种保护与故障信号、整个DsP电路板同步工作脉冲的生成以及与上位机之问的串行通讯等，另外加了一片高精度浮点数字信号处理芯片TMs320vc33，专门用于实现大量复杂的数据计算，如生成PwM脉宽数据等。同时采用模数转换芯片MAx125完成检测子系统的数据采集和数据预处理，可编程逻辑器件cPLD主要用于产生控制系统的译码信号、开关量输入输出的缓冲和锁存．并协调各子模块之间的逻辑关系，本文选择c PLD Is—PIsIlol。并且其余外围器件全部选用高速器件，这种做法的好处是省略r接口电路的设计，提高了控制器的可靠性[4-5]。
控制器的程序分为两大部分，主程序(包括TMs320心407和TMs320vc33)和中断程序模块，中断程序主要由四个中断服务子程序组成，包括母线A相电压过零中断服务子程序，定时器巾断服务子程序，A／D采样中断服务子程序，串口通信中断予程序。
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