基于电流滞环控制的无刷直流电机控制系统的制作方法

本实用新型涉及电机控制领域，特别涉及一种无刷直流电机控制系统。

背景技术：

无刷直流电机既保留了传统直流电机启动转矩大、调速性能好的优点，还具有交流电机结构简单、维护方便的优点，因此在工业生产及高新技术领域得到了广泛的应用。同时人们对其控制性能的要求也在不断提高，改善和优化无刷直流电机的控制技术一直是一个热点课题。

目前无刷直流电机控制系统普遍采用速度环与电流环相结合的双闭环控制结构，传统的电流环为PI电流调节器，PI控制具有算法简单、运行可靠、稳态精度高的优点，但是它的参数整定比较困难，需要丰富的控制经验。此外，PI控制只是在某种程度上的近似，难以得到最优的参数，其控制精度已经很难提高。随着人们对无刷直流电机控制精度要求的提高，PI电流控制也就无法满足更高的控制要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供了一种基于电流滞环控制的无刷直流电机控制系统，该控制系统能够提高无刷直流电机的控制精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于电流滞环控制的无刷直流电机控制系统，其特征在于：包括数字信号处理器、三相逆变电路、驱动电路、转子位置检测电路、电流检测电路、保护电路；其中：

所述数字信号处理器(DSP)上有模数转换器、事件管理器、捕获单元；

所述无刷直流电机(BLDC)上有转子位置传感器；

所述数字信号处理器的事件管理器与所述驱动电路的输入端相连接；

所述驱动电路的输出端与所述三相逆变电路的输入端相连接；

所述三相逆变电路的输出端与所述电流检测电路的输入端以及所述无刷直流电机的定子绕组相连接；

所述电流检测电路的输出端与所述数字信号处理器的模数转换器相连接；

所述转子位置检测电路的输出端与所述数字信号处理器的捕获单元相连接；

所述保护电路输出端与所述数字信号处理器的功率驱动保护(PDPINT)引脚相连接。

本实用新型的有益效果是：控制系统中的电流环采用滞环控制代替传统的PI调节器，系统稳定性好，响应速度很快，控制精度高，能够使无刷直流电机更加快速准确的响应控制指令。

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构框图。

图2是电流滞环跟踪型PWM控制的原理图，图3是电流滞环跟踪型PWM控制的输出电流波形图。

图4是本实用新型的软件程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，本实用新型给出了一种基于电流滞环控制的无刷直流电机控制系统，包括数字信号处理器(DSP)、三相逆变电路、驱动电路、转子位置检测电路、电流检测电路、保护电路。

本实施例所述的无刷直流电机控制系统，使用的DSP型号为TMS320F2812，软件开发环境为CCS 3.3，对无刷直流电机进行调试。DSP根据位置传感器的转子位置信号、电流检测电路的电流信号以及电机的当前转速产生控制指令，使其事件管理器(EV)产生PWM波，经由驱动电路控制三相逆变电路中开关管的通断，进而控制无刷直流电机的运行。其中，电机转速由DSP根据相邻两次转子位置信号的时间间隔和电机的极数计算获得。保护电路主要用于过电压及欠电压保护、过电流保护、短路保护、过热保护。DSP是整个控制系统的核心，它负责接收电流检测电路、转子位置检测电路发出的信号，并对这些信号进行处理，进而产生合适的PWM波来控制电机。

无刷直流电机上的位置传感器采用霍尔位置传感器，通过转子位置检测电路与DSP 上的捕获单元(CAP)相连接，用来获取电机转子的位置。电流检测采用霍尔元件检测电流的方法，所用器件为霍尔电流传感器，用来检测无刷直流电机三相定子绕组的电流，电流信号送入DSP的模数转换器(ADC)，并为电流滞环控制提供参考量。

下面说明电流滞环控制过程。

参见图2和图3，本系统的电流环采用电流滞环跟踪型PWM控制。DSP根据转子位置及转速算出给定电流，当给定电流值(i*)与电流检测电路测得的实际电流(i)的偏差超过滞环宽度(HB)正边缘时，逆变器上桥臂开关管VT1导通，下桥臂开关管VT2关断，电机的直流端电压为正，电流上升。当给定电流值与实际电流的偏差超过滞环宽度负边缘时，逆变器上桥臂开关管VT1关断，下桥臂开关管VT2导通，电机的直流端电压为负，电流下降。如此反复，将电流偏差始终控制在滞环宽度内，实际电流跟随给定电流作锯齿状变化。其中，滞环宽度可根据开关管的频率进行设定，当开关管频率很高时，滞环宽度可以很小，此时系统响应非常快，能够进行高精度控制。

下面是本实用新型的软件控制流程。

参见图4，DSP上电后先进行初始化，包括各模块、I/O端口的初始化，接着初始化程序变量，在捕获转子位置的变化后，开中断。在定时器中断服务程序中，获取相邻两次位置信号的时间间隔，计算转速，再通过控制算法(例如各种改进PID算法)得到给定电流，同时对无刷直流电机三相定子绕组上的电流进行采样，经滞环比较后输出PWM波，实现对无刷直流电机的控制。