一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器

1、說(shuō) 明 書 摘 要本實(shí)用新型公開了一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，包括依次與無(wú)刷直流電機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路，以及分別與所述驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路配合連接的保護(hù)電路。本實(shí)用新型所述基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中體積大、成本高、可靠性低、使用不方便和安裝難度大等缺陷，以實(shí)現(xiàn)體積小、成本低、可靠性高、使用方便和容易安裝的優(yōu)點(diǎn)。4摘 要 附 圖權(quán) 利 要 求 書1一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，包括依次與無(wú)刷直流電機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路，以及分別與所述驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路配合連接的保護(hù)電路。2根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于D

2、SP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，還包括與所述微處理器控制電路連接的轉(zhuǎn)速給定模塊。3根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，還包括與所述微處理器控制電路連接的上位機(jī)通信模塊。4根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，還包括與驅(qū)動(dòng)主電路連接的直流功率電源模塊。5根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述微處理器控制電路，包括DSP主控器，連接在所述DSP主控器與驅(qū)動(dòng)主電路之間的A/D轉(zhuǎn)換模塊，以及分別連接在無(wú)刷直流電機(jī)與DSP主控器之間的電流傳感器和位置傳感器。6根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)

3、控制器，其特征在于，所述微處理器控制電路，還包括連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊與驅(qū)動(dòng)主電路之間的電流檢測(cè)電路。7根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)主電路，包括依次連接在DSP主控器與無(wú)刷直流電機(jī)之間的PWM驅(qū)動(dòng)模塊和智能功率模塊IPM；所述直流功率電源模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，分別與智能功率模塊IPM連接。8根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述智能功率模塊IPM，主要包括MOSFET驅(qū)動(dòng)控制芯片。9根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述保護(hù)電路，包括連接在DSP主控器和智能功率模塊IPM之間的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。說(shuō)

4、 明 書一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及無(wú)刷電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的無(wú)刷直流電機(jī)控制器。背景技術(shù)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是近年來(lái)隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種新型電動(dòng)機(jī)，它是現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)備，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和軍事裝備中重要的幾點(diǎn)元件之一。直流無(wú)刷電機(jī)的最大特點(diǎn)就是沒(méi)有換向器和電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)，以往的直流電機(jī)均采用電刷以機(jī)械方法進(jìn)行換向，因此帶來(lái)了噪聲、火花、無(wú)限電干擾和壽命短等弱點(diǎn)，而直流無(wú)刷電機(jī)具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn)，又具備直流電機(jī)的運(yùn)行效率高，無(wú)勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此直流無(wú)刷電機(jī)在

5、航空航天、機(jī)器人控制、醫(yī)療器械、儀器儀表和化工以及家用電器中都得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的無(wú)刷直流電機(jī)大多以霍爾元件或其他位置檢測(cè)元件為位置傳感器，以廣電碼盤為速度檢測(cè)元件安裝的電機(jī)內(nèi)部，它的存在給滯留無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用帶來(lái)很多缺陷與不便：位置傳感器會(huì)增加點(diǎn)擊的體積和成本；連線眾多的位置傳感器會(huì)降低電機(jī)運(yùn)行的可靠性；在某些惡劣的工作環(huán)境中，如密封的空調(diào)壓縮機(jī)中，由于制冷劑的強(qiáng)腐蝕性，常規(guī)的位置傳感器根本就無(wú)法使用；傳感器的安裝精度還會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行性能，增加生產(chǎn)的工藝難度。位置傳感器所帶來(lái)的種種不利影響促使人們對(duì)滯留無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的無(wú)位置傳感器控制進(jìn)行研究，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為一種新型的無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，不僅

6、具有交流電機(jī)的體積小，重量輕，慣性小等特點(diǎn)，而且擁有直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能，但又沒(méi)有機(jī)械換向器的缺點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用，無(wú)論在數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人等制造加工領(lǐng)域，還是家用電器如洗衣機(jī)，電腦硬盤等場(chǎng)合都日益受到重視，以往的無(wú)刷直流電機(jī)多由單片機(jī)附加許多種接口設(shè)備構(gòu)成，不僅復(fù)雜，而且速度也受到限制，難于實(shí)現(xiàn)從位置環(huán)道速度電流環(huán)的全數(shù)字控制，也不方便擴(kuò)展。應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）實(shí)現(xiàn)的電機(jī)伺服系統(tǒng)卻可以只用一片DSP就可以替代單片機(jī)和各種接口，且由于DSP芯片的快速運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜更智能化的算法，可以通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)位置速度和電流環(huán)的全數(shù)字化控制，在基于一般

7、的單片機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)論是處理速度及精度上都難以和高性能的數(shù)字信號(hào)處理器相比，DSP的快速運(yùn)算能力能夠使數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)地進(jìn)行運(yùn)算，而不是用查表的方法得到近似的結(jié)果，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)使控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制算法，可以將速度環(huán)和電流環(huán)以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，形成以全數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)。隨著科技的高速發(fā)展，各類用于電機(jī)控制的高性能單片機(jī)及DSP的功能越來(lái)越豐富，運(yùn)算速度也有了質(zhì)的飛躍，而且價(jià)格越來(lái)越低廉，例如美國(guó)TI公司出品的TMS320LF2407系列DSP芯片，其內(nèi)部具有電機(jī)控制單元，功能強(qiáng)大，單條指令的運(yùn)算時(shí)間達(dá)到了25NS，速度是普通MCU的50倍，并且內(nèi)部具有數(shù)字信號(hào)處理

8、單元以及高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，在上述的硬件基礎(chǔ)上，完全可以實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的實(shí)時(shí)控制算法，并編寫完善的監(jiān)控軟件。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在體積大、成本高、可靠性低、使用不方便和安裝難度大等缺陷。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，以實(shí)現(xiàn)體積小、成本低、可靠性高、使用方便和容易安裝的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，包括依次與無(wú)刷直流電機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路，以及分別與所述驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路配合連接的保護(hù)電路。進(jìn)一步地，以上所述的基于DSP的無(wú)刷直流電

9、機(jī)控制器，還包括與所述微處理器控制電路連接的轉(zhuǎn)速給定模塊。進(jìn)一步地，以上所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，還包括與所述微處理器控制電路連接的上位機(jī)通信模塊。進(jìn)一步地，以上所述的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，還包括與驅(qū)動(dòng)主電路連接的直流功率電源模塊。進(jìn)一步地，所述微處理器控制電路，包括DSP主控器，連接在所述DSP主控器與驅(qū)動(dòng)主電路之間的A/D轉(zhuǎn)換模塊，以及分別連接在無(wú)刷直流電機(jī)與DSP主控器之間的電流傳感器和位置傳感器。進(jìn)一步地，所述微處理器控制電路，還包括連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊與驅(qū)動(dòng)主電路之間的電流檢測(cè)電路。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)主電路，包括依次連接在DSP主控器與無(wú)刷直流電機(jī)之間的PWM驅(qū)

10、動(dòng)模塊和智能功率模塊IPM；所述直流功率電源模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，分別與智能功率模塊IPM連接。進(jìn)一步地，所述智能功率模塊IPM，主要包括MOSFET驅(qū)動(dòng)控制芯片。進(jìn)一步地，所述保護(hù)電路，包括連接在DSP主控器和智能功率模塊IPM之間的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。本實(shí)用新型各實(shí)施例的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，由于包括依次與無(wú)刷直流電機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路，以及分別與驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路配合連接的保護(hù)電路；可以具有傳統(tǒng)單片機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器和專用芯片無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器的優(yōu)勢(shì)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中體積大、成本高、可靠性低、使用不方便和安裝難度大的缺陷，以實(shí)現(xiàn)體積小、成本低、可

11、靠性高、使用方便和容易安裝的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。附圖說(shuō)明附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：圖1為本實(shí)用新型基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器的工作原理示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，如圖1

12、所示，提供了一種基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，包括依次與無(wú)刷直流電機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路，分別與驅(qū)動(dòng)主電路和微處理器控制電路配合連接的保護(hù)電路，與微處理器控制電路連接的轉(zhuǎn)速給定模塊，與微處理器控制電路連接的上位機(jī)通信模塊，以及與驅(qū)動(dòng)主電路連接的直流功率電源模塊。其中，上述微處理器控制電路，包括DSP主控器，連接在DSP主控器與驅(qū)動(dòng)主電路之間的A/D轉(zhuǎn)換模塊，分別連接在無(wú)刷直流電機(jī)與DSP主控器之間的電流傳感器和位置傳感器，以及連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊與驅(qū)動(dòng)主電路之間的電流檢測(cè)電路。上述驅(qū)動(dòng)主電路，包括依次連接在DSP主控器與無(wú)刷直流電機(jī)之間的PWM驅(qū)動(dòng)模塊和智能功率模塊IPM；直流

13、功率電源模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，分別與智能功率模塊IPM連接。智能功率模塊IPM，主要包括MOSFET驅(qū)動(dòng)控制芯片。上述保護(hù)電路，包括連接在DSP主控器和智能功率模塊IPM之間的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路。在上述實(shí)施例的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器中，DSP主控器主要負(fù)責(zé)處理電流傳感器和位置傳感器送來(lái)的反饋信號(hào)，并發(fā)送控制命令產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動(dòng)波形。通過(guò)捕獲單元捕捉電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器上的脈沖信號(hào)，從而判斷轉(zhuǎn)子的位置，然后輸出合適的驅(qū)動(dòng)邏輯電平給智能功率模塊IPM（如MOSFET驅(qū)動(dòng)控制芯片），再由MOSFET驅(qū)動(dòng)控制芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。DSP主控器捕獲位置傳感器的脈沖信號(hào)后，計(jì)算電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，并且與給定的轉(zhuǎn)速對(duì)比，通過(guò)控制程序控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟隨給定的轉(zhuǎn)速。DSP主控器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊及電流檢測(cè)電路采集電機(jī)的電流，結(jié)果經(jīng)PID算法產(chǎn)生合適的調(diào)制信號(hào)控制電機(jī)的電流，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載、低電壓或者驅(qū)動(dòng)時(shí)序異常等情況時(shí)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路則可實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。綜上所述，本實(shí)用新型上述各實(shí)施例的基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，具有傳統(tǒng)單片機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器和專用芯片無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器的優(yōu)勢(shì)，即專用的電機(jī)控制機(jī)制，用戶可編程、擴(kuò)展能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大，同時(shí)有克服了他們各自的缺點(diǎn)，如外設(shè)和儲(chǔ)存器集成在芯片內(nèi)，可節(jié)省印刷電路板的面積、減小系統(tǒng)中元器件的個(gè)數(shù)，提高了CPU處理數(shù)據(jù)的能力和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性