基于 DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计分析

基于 DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计分析

王兴伟 陈芳兰 呼夏苗

西安黄河机电有限公司设计所 陕西西安 710043

【摘要】永磁同步电机设备中的矢量控制技术系统具备控制精确度高，动态技术性能表现状态良好，调速功能覆盖范围大等特点，能够实现对目前常用的各类控制技术系统的有效替代，基于DSP组件运用背景下开展永磁同步电机控制技术系统的硬件部分设计工作，能支持永磁同步电机设备各项基本技术性能的稳定充分发挥。

【关键词】DSP；永磁同步电机；控制系统；硬件设计；研究分析

永磁同步电机设备具备体积小、内部技术结构简单、运行功率因数较高等实用性特点。最近几年以来，伴随着电机控制技术、电力电子技术相关理论，以及计算机控制技术的快速发展，永磁同步电机设备逐步获取了在各类控制技术系统之中的广泛引入运用，为我国人工智能机器人事业，航空航天事业，以及数控精密加工事业的快速优质有序发展，做出了重要贡献。

一、控制技术系统的总体性硬件设计思路

本套硬件技术系统选择TMS320F28335DSP技术组件充当其控制核心，借由与类型多样的外围性扩展技术组件实施相互结合，共同建构形成了具备全面完善的技术功能，以及驱动控制流程相对简单的PMSM驱动控制技术系统，其基本的技术性组成结构示意图参见如图1。

图1：PMSM驱动控制技术系统的组成结构

通过解读分析图1中列示的相关信息，可以知道，本技术系统中的硬件主要借由如下部分共同构成：DSP组件的主控技术单元、PMSM组件、速度参数与位置检测电路结构、主功率部分和驱动电路结构、电流检测电路结构，以及保护性电路结构。

主电路结构部分，经由IR2106技术组件和运用6支P-MOSFET管IRF540N技术组件构建的三相逆变桥技术结构共同构成，其本身借由霍尔传感器技术组件和光电编码器技术组件实时精确地测定获取转子结构的运行速度参数，以及空间位置参数的反馈信号；与此同时，还要运用霍尔传感器技术组件实时性地测定和获取电机设备运行使用过程中的电流参数测定反馈信号。电源技术模块发挥的主要功能，在于为控制系统的运行过程提供电压。DSP技术组件作为控制电路结构中的核心组成部分，能针对实际采集获取的永磁同步电机设备的运行状态信号展开处理，继而通过输出SVPWM技术信号，针对逆变器技术组件在具体运行过程中形成的输出结果加以控制干预。

本系统中的DSP技术组件选择安装的是TMS320F28335，是一款经由TI公司设计并且生产制造的优质产品，其在实际使用过程中，能够广泛性地支持和满足永磁同步电机设备运行使用过程中的各项技术控制需求。TMS320F28335组件的内部配置有性能良好的DSP内核芯片，同时在外部广泛地设置了种类多样的微控制器技术单元，并且借由对本身配置的浮点运算单元的运用，能够有效缩减相关工作人员承担的基本任务量，确保控制算法程序编写工作开展过程中能够获取到更高效能。

28335DSP技术组件正常运行过程中的技术参数信息与信号信息处理能力高达150MHz，本身拥有32位浮点处理技术单元，6个独立设置的DMA通道结构能有效支持ADC程序、McBSP程序，以及EMIF程序。28335DSP技术组件的功能正处于持续优化的过程之中，能够实现对永磁同步电机设备运行过程中控制技术功能，以及嵌入式系统控制技术功能相关需求的充分支持和满足。

主电路结构

图2：主电路技术结构示意图

遵照图2中列示的相关信息，控制系统中的主电路结构部分借由桥驱动技术组件（IR2106），以及6支P-MOSFET管技术组件（IRF540N）共同组成。

IR2106技术组件属于具备半桥驱动功能的集成芯片组件，其内部集成的各具备驱动功能的输出电路结构之间彼此存在相互独立关系。与此同时，IR2106技术组件内部配置的6个驱动器结构的输出阻抗参数处于较低水平，因此，如果针对此种技术组件直接加以运用，通常会诱导该种技术组件快速发生导通过程和关断过程，会诱导技术组件的漏极与源极之间发生震荡现象，继而诱导其在承受较高水平的du/dt条件下，发生击穿结果。因此，在本项设计工作开展过程中，技术人员在MOSFET管组件的栅极结构，以及IR2160组件的输出端之间串联引入了一个5.00Ω的电阻组件。

源于DSP28335组件中包含的EPWM技术模块在发出PWM技术信号对6个IGBT结构展开控制过程中，会遭受到来自I/O口结构驱动功能的限制，因此，技术人员借由添加驱动电路技术结构的方式，控制和保障PWM技术模块的驱动电路结构能够在不遭受主回路影响作用条件下，顺利发挥其最优化的技术性能。在本次设计形成的控制性技术系统之中，选择运用6N137高速光耦合芯片技术组件充当信号隔离电路结构，在此种芯片技术组件之中，技术信号单向传递过程中的速度参数是10.00Mbit/s，能充分支持和满足PWM技术组件在信号传输方面的基本要求。

遵照被控制对象的相关技术参数，逆变电路功率开关组件部分选择运用的是MOSFET管IRF540N，且经由6支P-MOSFET管IRF540N技术组件共同构建形成三相桥式的逆变电路结构。为有效解决处置功率管组件中存在的不易散热问题，选择运用壁贴方式开展功率管组件安装操作，并在此基础上充分满足控制技术系统运行过程中的电压参数要求、电流参数要求，支持控制系统运行过程中的可靠性水平持续提升。

结束语：

为基于DSP组件应用背景下完成针对永磁同步电机设备控制技术系统的硬件部分设计工作，本文选择TI公司生产制造的TMS320F2833DSP技术组件作为控制核心，针对永磁同步电机设备伺服控制技术系统的硬件电路组成部分设计思路，展开了详细阐释。本文的主要目的，在于为相关领域的技术工作人员，提供扎实且有效的工作经验参考。

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