基于DSP的网络化无刷直流电动机控制系统

的状态值，确定转子当前的位置，通过改变PWM信号输出的高有效或低效来控制驱动电路，改变MOSFET管的导通顺序，很好地实现电机换相的控制；同时改变PWM信号占空比，来调节电机的转速。电动机驱动电路控制桥功率管的导通顺序为Q1Q2、Q2Q3、Q3Q4、Q4Q5、Q5Q6、Q6Q1，为两两通电方式。电机转子每转一圈，霍尔元件H1、H2、H3会出现六种状态，DSP对每一种状态发出相应的控制字，改变电机的通电相序，实现电机的连续运行。

电机驱动电路控制原理图和电机正转换相表如图2和表1所示。

表1 电机正转换相表

　 PWM6 PWM5 PWM4 PWM3 PWM2 PWM1 H1H2H3 ACTR Q12Q 00 11 11 11 11 10 101 0X03FE Q2Q3 00 11 11 10 11 11 100 0X03EF Q3Q4 11 11 11 10 00 11 110 0X0FE3 Q4Q% 11 10 11 11 00 11 010 0X0FE3 Q%Q6 11 10 00 11 11 11 011 0X0E3F Q6Q1 11 11 00 11 11 10 001 0X0F3E

2.2 霍尔元件信号处理

电动机上的霍尔元件信号发生时序如图3所示。

直流电机产生的霍尔元件信号通常高低电平相互覆盖。而对电机驱动桥路的控制需要根据检测到的三个霍尔元件的每一次跳变，来触发控制器进入中断响应，同时还要记录霍尔元件的状态。因此在设计中对三个霍尔元件做两步处理：首先把三个霍尔元件的信号接到TMS320LF240的三个I/O引脚上，记录当前的状态；然后把霍尔元件信号作为三路输入接到CPLD的I/O口，通过编程实现一路连续的窄脉冲输出，接到TMS320LF240的CAP3引脚上。每一个脉冲触发一次中断，控制驱动桥路的导通顺序，并根据当前的霍尔元件状态信息对电机的转速和正反转进行控制。

3 驱动电路

电机控制的驱动器采用IR2130芯片。IR2130/IR2132（J）（S）是一种高电压、高速度的功率MOSFET和IGBT驱动器，工作电压为10～20V，分别有三个独立的高端和低端输出通道。逻辑输入与CMOS或LSTTL输出兼容，最小可以达到2.5V逻辑电压。外围电路中的参考地运行放大器通过外部的电流检测电位器来提供全桥电路电流的模拟反馈值，如果超出设定或调整的参考电流值。IR2130驱动器的内部电流保护电路就启动关断输出通道，实现电流保护的作用。IR2130驱动器反映高脉冲电流缓冲器的状态，传输延迟和高频放大器相匹配，浮动通道能够用来驱动N沟道功率MOSFET和IGBT，最高电压可达到600V。

IR2130芯片可同时控制六个大功率管的导通和关断顺序，通过输出HO1，2，3分别控制三相全桥驱动电路的上半桥Q1、Q3、Q5的导通关断，而IR2130的输出LO1，2，3分别控制三相全桥驱动电路的下半桥Q4、Q6、Q2的导通关断，从而达到控制电机转速和正反转的目的。

图4 IR2130的典型电路

    IR2130芯片内部有电流比较电路，可以进行电机比较电流的设定。设定值可以作为软件保护电路的参考值，这样可以使电路能够适用于对不同功率的电机的控制。IR2130的典型电路如图4所示。

4 系统保护电路

在无刷直流电动机控制系统中，保护电路占据着很重要的地位，主要作用是保护控制系统的核心部件DSP免受高电压、过电流冲击，同时也保护电机的驱动电路免受损坏。整个系统的保护电路主要由三部分组成：电路隔离电路、信号隔离电路、驱动保护电路。

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