基于DSP的电机控制系统硬件平台设计

轻一工一设一计ｌ　２０１１年第ｏ６　电力工程　基于ＤＳＰ的开关磁阻电机调速系统的软硬件设计方案　章璇　余思　（福州电业局，福建福州３５００００）　摘要：本文介绍了以ＴＭＳ３２０Ｆ２４０７芯片为核心的高性能数字化ＳＲＤ控制器的设计，给出了硬件电路设计和软件设计策略。　关键词：数字信号处理器；开关磁阻电机调速系统；ＴＭＳ３２０Ｆ２４０７芯片　１引言　２Ｏ多年来，开关磁阻电机的研究在国内外都取得了很大的发　展，而且作为一种新型调速驱动系统，它兼有直流传动和普通交流　传动的优点，已经广泛应用于工业、家用电器、电动车辆等诸多领　域。伴随着微电子技术的迅速发展和数字信号处理理论与技术的不　断完善，数字信号处理器作为电子信息领域的新型高科技产品，更　为电机系统的数字化控制注入了新的生机。随着ＤＳＰ在电机控制　领域的应用，基于ＤＳＰ的开关磁阻电机调速系统的研究已如火如　荼。　２硬件设计方案　开关磁阻电机调速系统是由ＳＲＭ、功率变换电路、ＤＳＰ控制器、　位置传感器等组成。本系统的硬件框图如图：　

图１开关磁阻电机调速系统框图　２．１功率变换器的设计　功率变换主电路的结构型式很多，有不对称半桥型、双绕组型、　电容裂相型、Ｈ型、电容转储型等。　可以用来构成ＳＲＤ功率变换器的主开关器件主要有普通晶闸　管、大功率晶体管（ＧＴＲ）、可关断晶闸管（ＧＴＯ）、ＭＯＳ场效应晶体管　ｆＭＯＳＦＥＴ）和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）。电动机功率变换器主开关器　件的选择与电动机的功率等级、供电电压、峰值电流、成本等有关；　另外还与主开关器件本身的开关速度、触发难易、开关损耗、抗冲击　性、耐用性及市场普及性有关系。　双极型功率晶体管（ＧＴＲ）的开关频率高，具有自关断能力，在　中、小容量的ＳＲＤ应用广泛，但其电压、电流过载能力差，承受浪涌　电流的能力差，存在二次击穿现象，不易保护。　可关断晶闸管（ＧＴＯ）在不断关断时要求相当大的反向控制电　流，关断控制实现有难度，并存在管压降比普通晶闸管高等不足，因　此作为功率电路的开关的应用并不广泛。　功率场效应管ＭＯＳＦＥＴ是一种单极型的电压控制器件，具有　驱动电路简单、开关速度快、热稳定性好等优点，但是容量有限制并　且比双极型功率晶体管通态压降大，只适用于低电压、小功率的开　关磁阻电机系统中。　绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）是８０年代出现的新型复合开关　器件，具有工作频率较高，控制实现比较简单，而且单管的电压定额　与电流定额也已经做得很大，已经可以满足对本装置功率器件的要　求，因此经综合考虑选用ＩＧＢＴ作为本系统ＳＲＤ功率变换器的主开　关器件。本文采用Ｈ型的功率电路，如图２所示。　

驱动搀　触持电袖　２０ｌ３年第４ｌ卷第９期　

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基于ＤＳＰ的平面电机控制系统设计　

李晓飞，赵敏，刘新妹，殷俊玲　

（中北大学，山西太原０３００５１）　

摘要：针对传统基于单片机的电机控制系统在工作速度低、精度低和稳定性差的问题，设计了基于ＤＳＰ的平　

面电机控制系统，该系统主要由控制器模块、位置反馈模块、驱动模块和电源管理模块构成，详细描述了平面电机　

控制系统的组成以及硬件和软件开发过程，并通过平面电机定位实验，得到了电机定位误差和动态响应曲线。结　

果表明，该控制器以其独特的方式有效地实现了平面电机的控制。　

关键词：平面电机；ＤＳＰ；控制系统；实验　

中图分类号：ＴＭ３５９．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４－７０１８（２０１３）０９－００５０－０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｌａｎａｒ　Ｍｏｔｏｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　

Ｌ／Ｘｉａｏ＿　ｔ，ｚＨＡｏ　Ｍｉｎ，ＬＩＵ　Ｘｉｎ－ｍｅｉ，ＹｌＮ　Ｊｕｎ—ｔｔｎｇ　

（Ｎｏｒｔｈ　Ｕｈｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００５　１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ，ｌｏｗ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｐｏｏｒ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｏ—　

ｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ，ｔｈｅ　ｐｌａｎａｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｉｓｔｓ　ｏｆ　ｃｏｎ—　

ｔｒｏｌｌｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｍｏｄｕｌｅ，ｄｒｉｖｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌａｎａｒ　ｍｏｔｏｒ　

基于ＤＳＰ的多电机协同控制系统设计　・４５・　

基于ＤＳＰ的多电机协同控制系统设计　

杨士河，刘景林，张金萍，王帅夫　

（西：ＩＬＴ．业大学自动化学院，陕西西安７１００７２）　

摘要：针对开放式数控系统的要求，以ＤＳＰ为主控核心，结合步进电机专用集成驱动芯片ＬＭＤ１８２０１Ｔ，　设计了一款基于串行通信（ＳＣＩ）的新型多电机协同控制系统，该系统集成度高、稳定性好、实时性强、人　

机接口方便。试验结果表明，该系统完全满足性能指标要求，实现了各项运动控制功能。　

关键词：ＤＳＰ；步进电机；串行通信；协同控制　

中图分类号：ＴＭ３８３．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—８８２９（２０１０）０６—００４５—０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｔｏｒ　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　

ＹＡＮＧ　Ｓｈｉ－ｈｅ，ＬＩＵ　Ｊｉｎｇ—ｌｉｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎ—ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｓｈｕａｉ—ｆｕ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｅｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｘｉ’ａｎ　７１００７２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｏｐｅｎ　ＮＣ　ｓｙｓｔｅｍ，ａ　ｎｅｗ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉ—ｍｏｔｏｒ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓ—　

ｔｅｒｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｅｒｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ＤＳＰ　ａｓ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈｉｐ　ａｎｄ　ＬＭＤ１　８２０１　Ｔ　ａｓ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　

ｄｒｉｖｉｎｇ　ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ｇｏｏｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｃａｐａｂｉｌｉ—　ｔｙ　ａｎｄ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｏｎｖｅｒｓａｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｐｅｒ－　

理论广角　

Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　

基于Ｄ　ＳＰ的永磁同步电机调速系统设计　

王宇　

（长江大学工程技术学院）　

【摘要】：本文进行了２４Ｖ／７０Ｗ的永磁同步电机调速系统的硬件控制器设计和软件程序编写及相关实验。首先对ＤＳＰ及其与电机控制相关　

的功能和结构进行介绍；然后说明永磁同步电机控制系统的硬件电路构成及设计方法，并给出系统的软件实现方法；最后对电机进行控制实验　

并给出实验结果，为实现永磁同步电机的各种控制策略奠定了实验基础。　

【关键词１：ＤＳＰ永磁同步电机ＳＶＰＷＭ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｒｅ　ｏｆ　２４Ｖ，７ＯＷ　ｏｆ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａ　ｒｄｗａｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　

ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　Ｆｉｒｓｔ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａ　ｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ；Ｔｈｅｎ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　

ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｇｗｅｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　

ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ：Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ　ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａＩ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　

ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏ１．