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毕业论文-DSP数字信号处理器对直流无刷电机的控制设计,共40页,18793字,附程序、外文翻译
摘 要: 随着电力电子工业的飞速发展,直流无刷电动机的应用范围已普及各个领域。本文首先讨论了永磁无刷直流电动机的构成,工作原理及其运行特性。应用TI公司生产的型号为TMS320C240的数字信号处理器(DSP)适合于运动控制的功能,设计了全数字直流电动机的位置伺服系统。整个系统由定子绕组上的霍尔原件传感器监测电机转子的位置信号,将其反馈到数字信号处理器中,执行设定好的程序,输出的六路PWM信号通过EXB841驱动电路来控制MOSFET场效应管的导通和关断,从而实现定子绕组的换相。实验结果表明整个系统设计简单、可行、有效,可以取得较好的控制效果。
其主要内容还涉及到核心电路的构成,功率开关元件的驱动等硬件电路和软件编程。文章最后,依据无刷直流电动机的基本电磁规律,讨论了由于换相造成的转矩波动问题及其改善措施。
关键词:直流无刷电动机 数字信号处理器 霍尔元件传感器

Abstract:With the rapid development of power electronics,the brushless dc motor has been appiled in many fields.This paper propose a cost-effective design of digital Brushless DC Motor serve system using the function fit for motion control provided by TMS320C240Digital Signal Processor(DSP) which is pridyced bt TI (texas Instrument). In this system, a position sensor fixed on monitors position signals of rotor, and feedback them to DSP. The DSP execute programme which has been prepared before to out put six piples of Pwm signal into EXB841. The driving circuit controls MOSFETs to be on or off using those PWM singals and so we finish changing phase of stator.
Key words:Brushless DC Motor Digital Signal Processor Hall sensor

目 录
1.绪论 (2)
1.1无刷直流电机概述 (2)
1.2无刷直流电机在工业上的应用 (3)
1.3本设计研究任务 (4)
2.无刷直流电机的结构和原理 (5)
2.1无刷直流电机的组成及工作原理 (5)
2.2霍尔位置传感器 (7)
3.数字信号处理器(DSP) (11)
3.1数字信号处理器(DSP)简介 (11)
3.2TMS320C240芯片核心简介 (13)
4.控制电路设计及原理 (15)
4.1直流无刷电动机控制原理总数 (15)
4.2电路主要设计及设计功能 (17)
5.由于换相引起的力矩波动分析及消除(专题) (21)
致谢 (29)
参考文献 (30)
附录1:DSP 开发程序 (31)
附录2:英文资料原文及译文 (37)

本设计研究任务
直流无刷电机在今后的电机研究中将占据人们相当大的注意力。诸如如何更加有效地对其进行控制,减小转矩脉动,提高稳定性和及时控制等问题都是目前众多正在研究的课题方向。曳引机是包括电动机、制动器和曳引轮在内的靠曳引绳和曳引轮槽摩擦力驱动或停止电梯的装置。而无齿轮曳引机是一种驱动轮与马达直接连接的曳引机,由于不使用齿轮箱,因此叫做无齿轮。其内部的电动机为永磁直流无刷电动机。因此,本次设计任务是以美国德州仪器公司开发的TMS320C240芯片DSP控制构成的永磁无刷直流电机控制系统。本设计采用TMS320C240微控制器为系统控制器核心,以功率MOSFET场效应管作为功率变换元件,采用PWM方式控制电机的转矩和转速。考虑到系统输入的功率较大,采用可提供20V电压的开关电源给无刷直流电动机和前置驱动器供电。直流无刷电机电子开关线路用来控制电动机定子上各相绕组通电的顺序和时间,主要有功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分组成。功率逻辑开关单元式控制电路的核心,其功能是电源的功率以一定逻辑关系分配给直流无刷电动机定子上各相绕组,以便使电机产生持续不断的转矩。本设计方案的驱动电路采用三相全控桥控制方式。应用功率MOSFET场效应管,采用EXB841芯片作为全控桥的前置输入电路。系统采用PWM控制算法,电机输入直流电流且每一时刻有两相导通,所以任一时刻只有两个功率开关流过电流。从TMS3200来的PWM控制信号直接连至前置驱动器。前置驱动器的输出连至功率MOSFET管的控制极,为电机供电。

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