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系统硬件设计图3.1为该系统硬件总体框图，整个系统由功率驱动电路、调理与保护电路、DSP控制电路及无刷直流电机本体四大部分组成。
本节将分为两部分，即功率驱动硬件部分和数字控制硬件部分，阐述该系统的硬件设计。
图3.1 无刷直流电机系统硬件框图3.1功率与驱动电路本节先根据系统的特点，分析电路的拓扑选择，然后按照电路的三级结构，逐级说明其具体实现过程。
3.1.1 功率电路拓扑选择该电路输入单相交流电（220V/50Hz），输出直接驱动无刷直流电机。
电机前级需有三相逆变桥实现换相，由于电机频率较高，因而受三相逆变桥开关频率的限制，无法采用逆变桥PWM脉宽斩波控制实现调速控制。
本功率系统结构选择“交流-直流-直流-交流”方式，即在逆变桥前级加入buck电路，采用buck调压调速方式控制该高速永磁无刷直流电机。
功率电路结构框图如图3.2所示。
图3.2 功率电路结构框图3.1.2 启动缓冲电路图 3.2中第一级采用二极管不控整流，再用大电容滤波后得稳定直流电压1U 。
电路上电时，由于电容1C 两端电压不能突变，上电产生瞬间的大电流给其充电，该电流太大将造成1C 损坏。
为此，电路中加入了启动缓冲电路。
如下图3.3所示，上电时晶闸管1Q 尚未导通，通过11R C 串联回路给1C 充电，充电电流较小，1U 缓慢上升，电容受到保护。
再利用电阻2R 、3R 对1U 分压采样，当1U 上升到约输入电压峰值的90%时，采样电压1s U 将超过设定的门限电压TH U ，通过比较器后驱动光耦，从而触发晶闸管导通。
晶闸管导通后，1R 被短路，电路进入正常工作状态。
此后向后级供电的过程中，晶闸管一直导通，2R 、4R 的阻值非常大，不对后级产生影响。
后级关断或电路掉电时，1Q 关断，4R 为1C 提供放电回路。
图中TH U 由CC V +经电阻分压得到，而CC V +是由/AC DC 模块电源获得。
G AU 1s U Q 1图3.3 启动缓冲电路示意图3.1.3 直流-直流变换该环节实现调压调速功能，直接利用Buck 变换器降压，但电机满载时该电路输出电流很大，所需输出滤波电感太大。
基于DSP的电机控制前言随着科学技术的飞速发展，人们对控制模型、控制算法要求越来越高，传统意义上的处理器很难满足发展的需求，而数字信号处理器DSP经历了20多年的发展与普及，应用领域几乎涵盖了所有的行业：通信、信息处理、自动控制、雷达、航空航天、医疗、日常消费品等。
德州仪器（TI）占据了整个DSP市场的50％左右，很多高校、研究所、公司大量采用TI的方案与芯片进行开发与研究。
为了更好地配合学校的理论教学，达到理论与实践完美的结合，合众达公司总结了10多年在DSP领域中的开发与应用经验，推出了双DSP教学系统SEED-DTK教学实验箱系列产品。
它设计新颖、独特，为师生提供了一个完整的教学实验平台，为学生加速学习与系统掌握DSP的开发与应用提供了强有力的手段。
SEED-DTK教学实验箱采用模块化设计理念，涵盖了TI所有的主流DSP系列：C2000、C3X、C5000和C6000系列。
其中SEED-DTK 实验箱中的主控板SEED-DECxxxx采用统一的系统结构、模块结构、机械结构和标准的总线接口以及相同的物理尺寸，实验箱上的主控板可以替换为不同系列SEED-DECxxxx，以适应不同院系在同一实验箱上开展不同的实验内容，大大节省了校方的设备经费。
本次课题正是基于合众达公司的一整套设备得以完成。
一、实验目标新建一个工程，编写相应的程序，以实现如下功能：通过串口调试助手向DSP发送相应的指令，实现对直流电机和步进电机不同运动状态的控制，并在CCS中显示相应的运行状态，同时发送给上位机。
二、实验前准备及操作步骤1. 将DSP仿真器与计算机连接好；2. 将DSP仿真器的JTAG插头与SEED-DEC6437单元的J9相连接；3. 打开SEED-DTK6437的电源。
观察SEED-DTK_Mboard单元的＋5V、＋3.3V、＋15V、－15V的电源指示灯以及SEED-DEC6437单元电源指示灯D4是否均亮；若有不亮的，断开电源，检查电源。
基于DSP感应电机数字控制系统设计摘要：数字信号处理芯片TMS320F240是针对电机、运动控制的专用DSP控制器。
利用控制器DSP （TMS320F240）实现感应电机直接转矩控制系统的全数字化，对控制系统的硬件包括外围接口进行了设计，并用DSP汇编语言进行了软件编程设计。
基于DSP感应电机数字控制系统具有优越动态性能和静态性能。
关键词：DSP;感应电机;直接转矩控制;数字控制The design of the electric motor digital contal systemABSTRACT: Aiming at the control of induction motor，the digital direct torque control scheme is implemented w ith DSP （TMS320F240）, which is developed specially for motor and motion control. The hardware is completel y designed including wealthy peripherals and software is programmed in DSP assembly language. All the design a bove is confirmed by experiment. It indicates the control system of induction motor has better dynamic and static c haracters.KEY WORDS: DSP; Induction Motor; Direct Torque Control; Digital Control1引言DSP数字信号处理器时钟频率高、处理速度快，是单片机的理想替代品。
TI公司DSP 数字信号处理器TMS320F240内部的模数转换模块包括两个独立的采样, 保持电路</A>和两个10位双积分型的转换器，16路模拟输入通道，可同时转换2路信号。
电机控制模块课程设计目录前言 .......................................................................................................................................一、课设要求.......................................................................................................................1、1 课题研究的目的 .......................................................................................1、2 任务..........................................................................................................二、系统总体设计2。
1、系统组成框图...................................................................................................... 2。
2、系统主电路..........................................................................................................2.3、采样调理电路......................................................................................................... 2。
基于DSP无刷电动机控制系统设计
引言
众所周知，直流电动机调速性能好，但存在机械换向装置易造成换向火花、电磁干扰及需要定期维护等不足；同步电动机效率高，功率因数可调，但存在启动困难，重载时易振荡失步等问题。
随着电力电子技术、计算机技术和新型永磁材料的不断发展，为提出一种利用电子换向原理实现永磁无刷电动机控制创造了条件。
特别是近几年推出的数字信号处理器(DSP)芯片，解决了原来微处理器结构复杂，单片微处理速度达不到实时系统控制的要求，为无刷电动机的复杂算法提供了软硬件基础。
1 系统结构和工作原理
无刷电动机属于一种自控同步电动机，它主要由DSP电机专用高速处理器芯片、转子位置传感器、逻辑驱动电路、功率电子开关、电流和电压检测等装置组成。
DSP控制的无刷电动机系统结构如图1所示。
其中，无刷电动机定子绕组为星形接法；DSP控制芯片ADMCF328驱动专用集成芯片
IR2130；逆变桥采用三相桥式电路；转子位置检测器利用霍尔元件检测，并利用位置信号估算转子的转速，以实现转速闭环控制。
无刷电动机的转子采用永磁体，产生直轴位置的励磁磁场，定子为电枢绕组，通过功率控制器控制各相绕组的通断状态而产生旋转磁场。
设计无刷电动机控制系统设计的关键是如果选择转子位置检测器，当电动机定子电枢系统直接由转子转速控制。
当电动机速度降低时，位置检测器的输出信号频率也降低，电枢电流频率及其旋转磁场的速度也随之降低，但若使电枢磁场与。
基于DSP全数字电动机驱动控制系统硬件电路设计摘要：DSP高性能数字芯片的迅速发展，使得电机驱动控制系统的全数字化实现成为可能。
这不仅大大降低了系统的硬件成本，而且软件的可移植性增强，提高了产品的通用性。
本文设计了以DSP芯片TMS320LF 240A为核心器件的永磁电机全数字化驱动控制系统的硬件电路。
主要针对DSP最小系统和片外RAM 扩展及其外围控制电路部分电路进行设计，分析了各部分电路的工作原理，绘制了电路连接图。
关键词：DSP；数字化；硬件电路Summary：The rapid development of high performance digital DSP chip, the motor drive control system of full digital implementation is possible. This not only greatly reduce the hardware cost of the system, and software portability, improved the versatility of the product. In this paper, the design with TMS320LF 240 a DSP chip as the core device of the permanent magnet motor fully digital drive control system hardware circuit. And off chip DSP minimum system RAM extension and peripheral control circuit part of the circuit design, working principle of each part of the circuit is analyzed, drawing the circuit connection diagram.Key Words：DSP; Digital; Hardware circuit1 永磁同步电动机驱动控制系统整体结构本文选用TI公司生产的32位DSP芯片TMS320LF2407A为核心控制器件，构成系统的硬件控制电路。
基于DSP全数字电动机驱动控制系统硬件电路设计
摘要：DSP高性能数字芯片的迅速发展，使得电机驱动控制系统的全数字化实现成为可能。
这不仅大大降低了系统的硬件成本，而且软件的可移植性增强，提高了产品的通用性。
本文设计了以DSP芯片TMS320LF 240A为核心器件的永磁电机全数字化驱动控制系统的硬件电路。
主要针对DSP最小系统和片外RAM 扩展及其外围控制电路部分电路进行设计，分析了各部分电路的工作原理，绘制了电路连接图。
关键词：DSP；数字化；硬件电路
Summary：The rapid development of high performance digital DSP chip, the motor drive control system of full digital implementation is possible. This not only greatly reduce the hardware cost of the system, and software portability, improved the versatility of the product. In this paper, the design with TMS320LF 240 a DSP chip as the core device of the permanent magnet motor fully digital drive control system hardware circuit. And off chip DSP minimum system RAM extension and peripheral control circuit part of the circuit design, working principle of each part of the circuit is analyzed, drawing the circuit connection diagram.
Key Words：DSP; Digital; Hardware circuit
1 永磁同步电动机驱动控制系统整体结构
本文选用TI公司生产的32位DSP芯片TMS320LF2407A为核心控制器件，构成系统的硬件控制电路。
整个系统由整流电路、IPM逆变电路、永磁电机本体、电流霍尔采样电路，以及TMS320LF2407A为核心器件的控制部分等组成。
整个系统为闭环控制系统，系统框图如图1-1所示。
图1-1驱动控制系统整体结构框图
由图1-1可以看出，系统硬件可分为功率部分和控制部分。
其中功率部分包括开关电源、IPM、电流霍尔采样电路等；控制部分包括TMS320LF2407A核心芯片、电流采样处理电路、串行通讯电路、光电编码器信号处理电路、故障综合和功率保护处理电路，以及PWM驱动信号隔离电路等。
永磁电机的电能由驱动部分供给；速度闭环控制以及正反转控制由控制部分通过编制程序来完成。
2 DSP最小系统及其存储器扩展
2.1 TMS320LF2407A最小系统
最小系统是在尽可能少的外部电路条件下，形成一个使单片机能够正常运行
的最简单的系统。
TMS320LF2407A最小系统可由DSP芯片本身或外接EPROM、RAM、晶体振荡器、复位电路、译码电路等组成，如图3-2所示。
工作电源电路，由电源管理芯片TPS7333Q构成，其不仅能提供＋3.3V，500mA的电源给DSP及其他低压外设使用，其第8脚(/RS)还能在上电的同时输出一个宽度为200ms的低频脉冲信号进行DSP上电复位。
静态RAM扩展电路，用于系统复位后将直接从片外RAM引导程序并实现对程序的在线调试。
这里选用一片CYC1021CV33高速静态RAM，其数据总线和地址总线均为16根，可直接和DSP的数据地址总线接口。
译码电路由74LS08构成，用于输出片选信号。
图2-1 DSP最小系统框图
2.2 片外数据存储器扩展电路
DSP芯片外扩展两片UM611024A数据存储器，接口电路如图2-2所示。
DSP 外部数据与程序总线宽度为16位，UM611024A的数据宽度为八位，故两片合用。
图2-2 片外数据存储器接口电路
2.3 DSP外围控制电路设计
电流与电压采样过程由电气检测部分的电流传感与电压传感器完成，然后通过线性变换获得电流和电压信号；外部位置给定可以通过模拟量或者数字量输入，也可由外部存储单位读取数据；电机位置信息由光电编码器检测后，通过编码器接口电路，获得电机位置信号。
进而，通过DSP内部的A/D转换接口或编码器接口单元定时采样获得电流、电压和位置信息，存放在寄存器中，再由用户应用软件读取这些信息。
DSP外围控制电路整体设计思路如图2-3所示。
图2-3 DSP外围控制电路整体设计框图
2.3.1 电压电流采样电路
对于永磁电机控制系统而言，直流侧电压和定子三相电流的精确检测，对于
整个系统有效稳定工作具有举足轻重的作用。
直流侧电压的检测主要用于保护，而三相电流的检测用于矢量解耦。
霍尔电流电压传感器以其高精度、快速响应、电隔离性能好，以及可移值性能强等特点，是目前普遍采用的检测和保护元件。
为此，本文选用霍尔传感器件对直流侧电压及三相电流进行检测。
对于本设计，可利用霍尔传感器进行电压电流的检测，经过一系列的转换过程，将检测到的信号调整为可以输入到DSP自带的ADC模块的3.3V以内的信号，再由ADC模块实现模拟量到数字量的变换。
依据以上思路，由检测器件及信号处理电路构成的采样电路如图2-4所示。
(a) 电压采样电路
(b) 电流采样电路
图2-4 电压电流检测及信号处理电路
下面对电压、电流检测及信号处理电路进行分析。
图2-4(a)为直流侧电压采样电路，选用LEM品牌的CV3-1000霍尔电压传感器作为检测元件，CV3-1000输出为0～10V的电压信号，首先需经过反相器变换成-10～0V的电压信号，再经由LM324构成的比较器变换成0～3.3V信号后方能输入到DSP的ADC模块。
图2-4(b)为电流采样电路，选用LEM品牌的BLYK50-S7霍尔电流传感器作为检测元件，输出4～20mA的电流信号，需经过一系列的变换，转换成0～3.3V 电压信号才能作为DSP中ADC模块的输入。
霍尔元件输出的弱电流信号，首先经过一个250Ω精密电阻变换为1～5V的电压信号，然后经过一个由LM324构成的跟随器后，加上一个-1V的偏置电压，得到一个-4～0V的电压信号，再由比较器调节成0～3.3V。
电路中偏置电路和比较器均由LM324构成。
2.3.2 光电隔离
在本文所设计的永磁同步电动机驱动控制系统中，不可避免地存在各种干扰信号，若电路的抗干扰能力差，将势必会导致测量、控制准确性的降低，甚至产生误动作，从而带来破坏性的后果，因此，要在电路上进行一些行之有效的方法以提高系统的抗干扰能力，而隔离技术无疑是一种简单而行之有效的方法。
为此，本文设计了两类光电耦合电路：一类为高速光耦，选用型号为HCPL4505的光电耦合器；一类为低速光耦，选用型号为PC817的光电耦合器。
前者主要用于DSP输出PWM驱动IPM时，对驱动信号进行光电隔离，以及光电编码器输出光电编码信号时，为保证信号的准确度，需要先经过光电隔离后再
输入到DSP芯片中；后者可用于IPM输出故障指示信号时，先经过光电隔离后再送入DSP芯片I/O口。
2.3.3 光电编码器及信号处理电路
本文从设计的驱动控制系统的需要考虑，综合分析了增量式编码器和绝对式编码器的优缺点，选用增量式编码器。
这是因为：
1、增量式编码器结构简单，制作容易，一般在码盘上刻A、B、Z三道均匀分布的刻线；而绝对式编码器工艺复杂、实现高分辨率、高精度较为困难。
2、增量式编码器给出的位置信号是增量式的，对于控制系统而言需要初始定位；而绝对式编码器虽然能直接输出绝对位置信息，但其成本投入高，加之分辨率不高，故增量式编码器在测速应用方面仍处于不可取代的主流地位。
本文采用的是欧姆龙E6B2-CWZ6C光电编码器，有三相输出，分别为A、B、Z相，其中A、B为两相正交信号，Z相为定位信号。
光电编码器的输出A、B、Z三相脉冲经过光电隔离后分别输入到DSPF2407事件管理器(EV) 的CAP1/QEP1、CAP2/QEP2、CAP3引脚。
对光电编码器的输出信号进行光电隔离，是一种抗干扰措施，切断了现场与信号处理电路之间的地线回路，对系统起到保护作用。
众所周知，利用脉冲计数来测速有T法、M法、M/T法三种，此外，DSP 事件管理器中的电路会自动实现对脉冲信号的倍频(4倍频)，不仅省去了复杂的外围电路，还提高了测量的精度，同时，不外加电路亦可判断电机的转动方向。
参考文献
[1] 谢宝昌，任永德编著. 电机的DSP控制技术及其应用. 北京航空航天大学出版社. 2005.3
[2] 刘和平，严利平，张学锋等编著. TMS320LF240xDSP结构、原理及应用. 北京航空航天大学出版社. 2002.4
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[4] 何苏勤，王忠勇编著. TMS320C2000系列DSP原理及实用技术. 电子工业出版社，2003.9
[5] 吕汀，石红梅编.变频技术原理与应用.机械工业出版社，2003
[6] 吕强. 单片机应用系统的抗扰技术. 科技信息，No.1, 2007。
