(湖南機電職業技術學院電氣工程系，長沙4lOl51)
摘要：直流電機具有良好的起、制動性能，能在大范圍內平滑調速，因而在可控的電力拖動等領域中得到了廣泛的應用。用數字方法實現無刷直流電動機的PwM調速是大勢所趨，文中提出了一種采用基于數字處理芯片的數字控制系統來提高直流調速系統的控制性能一
關鍵詞．直流申機；數字方法：PwM；控制系統
0 引 言
電機闊速技術的發展，逐漸形成了由無刷結構代替有刷結構、由數字控制代替模擬控制的局面。無刷直流電機具有能量密度高、效率高、動態特性好、控制簡單等優點，而且它具備直流電機那樣良好的調速特性和無機械式換向器，而且反饋裝置簡單，輸出轉矩大，可以使電動機和逆變器得到更充分的應用，在伺服控制、家用電器、計算機外設等方面獲得了廣泛的應用，在船艦推動、電動汽車以及工業拖動中具有很好的應用前景。
1逆變器供電的無刷直流電機
無刷直流電機由定子三相繞組、永磁轉子、逆變器位置傳感器及控制器等組成，采用稀土水磁瓦形磁鋼并合理設計磁路，幾j以得到近似方波或梯形波的氣隙磁場，定于二則由逆變器提供交流方波電流無刷直流電機控制系統采用電子換向器(逆變器)替代直流電動機的機械換向器，實現直流到交流的逆變．逆變器采用IPM300cLVl20，其具有高集成度，小體積封裝的特點．該模塊內部集成了6個IGBT單元，每個單元有四個引腳，分別是+15 V控制電源、電源地、信號輸入引腳、故障輸出引腳，各個單元的引腳都是相互獨立的，不能連結在一起，所以在應用的過程中，必須使用6組獨立的電源來控制智能模塊。該模塊內部還集成有故障檢測電路和保護電路，可以通過故障輸出引腳發送過溫、短路和欠電壓保護信號。值得一提的是模塊對電源的要求比較高，只能允許的波動，即正常的工作電壓在13.5 v～16.5 v之問，當電源電壓低于13.5 V時，驅動電路產生的驅動脈沖電壓會下降，功率器件不可能飽和導通，也就是說功率器件會工作在放大狀態，從而使功率器件的功耗過大導致器件燒毀。所以，模塊內部集成了控制欠電壓檢測電路，當電壓過低，時間超過時會自動關斷IGBT，并向外部電路反饋一個故障信號。硬件互鎖電路是DsP控制板中的一個重要部分，其作用是防止斷電或者上電的瞬間，不確定的脈沖信號導致IcBT模塊上下橋臂直通，造成短路，同時還可通過電容和電阻的配合給出了硬件死區，時間為8μs。大于IPM模塊要求的最小死區時間，在工程應用中能夠很好的滿足要求，保證lGBT模塊的止。常觸發[1-2]。此外，當IGBT模塊過溫，欠壓或者過流的時候都會有一個10 ms左在時間的出錯保護信號送給硬件互鎖電路，可以直接封鎖6路脈沖輸出，保護模塊的安仝。
為保護IPM模塊工作在較高開關頻率時的安全，并保證系統在高頻電磁干擾時的正常通訊，必須對IPM實施保護措施，設計時宅要從以下幾個方面人手：
(1)減小母線電路的寄牛電感以降低IPM在關斷時的過電壓(2)IGBT兼有MosFET和cTR的優點，具有導通電阻小、開關速度快、驅動功率小、工作頻率較高、耐壓高、承受工作電流大等優點，在大功率電力電子器件的應用中，IPM模塊已取代MosFET和GTR成為應用的主流。在引用1PM模塊時需要注意以下幾點：
①i相逆變器的每個TPM模塊都必須采用獨立的隔離電源給其內部控制和驅動電路供電，且該隔離電源的耦合電容必須小于100pF，耦合電容過大會造成IGBT的誤觸發；
②在將模塊的控制引腳連接至電路板時，要通過反接插座進行連接，可以保證焊接時不會高溫損壞模塊。
③IPM接11電路必須采用光隔，光隔輸出腳和IIJM引之間的走線應盡量短，并且應采用具有高共模抑制比(cMR)的高速光隔。
2雙DSP的數字化控制方案
整個控制器包括：雙DsP處理器模塊、A／D采樣模塊、數摒存儲器擴展模塊、液晶顯示模塊、咂陣鍵盤輸入模塊、通信模塊等。其中檢測子系統是由數字信號處理器DsP及其外圍電路來實現的[3]。硬件部分主要選用了DsP處理器TMs320F2407實現與外電路的交涉，如發出PwM控制信號、發出開關量控制信號、監視開關量信號、檢測各種保護與故障信號、整個DsP電路板同步工作脈沖的生成以及與上位機之問的串行通訊等，另外加了一片高精度浮點數字信號處理芯片TMs320vc33，專門用于實現大量復雜的數據計算，如生成PwM脈寬數據等。同時采用模數轉換芯片MAx125完成檢測子系統的數據采集和數據預處理，可編程邏輯器件cPLD主要用于產生控制系統的譯碼信號、開關量輸入輸出的緩沖和鎖存．并協調各子模塊之間的邏輯關系，本文選擇c PLD Is—PIsIlol。并且其余外圍器件全部選用高速器件，這種做法的好處是省略r接口電路的設計，提高了控制器的可靠性[4-5]。
控制器的程序分為兩大部分，主程序(包括TMs320心407和TMs320vc33)和中斷程序模塊，中斷程序主要由四個中斷服務子程序組成，包括母線A相電壓過零中斷服務子程序，定時器巾斷服務子程序，A／D采樣中斷服務子程序，串口通信中斷予程序。
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