基于DSP的雙電動(dòng)機(jī)同步控制平臺(tái)設(shè)計(jì)解析

　長(zhǎng)期以來(lái)，電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械能和電能的轉(zhuǎn)換裝置，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)綜合了直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既具有交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的特點(diǎn)，又具有直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好的優(yōu)點(diǎn)。正是這些優(yōu)點(diǎn)使得無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用電子換向裝置，根據(jù)位置傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)，通過(guò)DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）產(chǎn)生一定的邏輯控制PWM波形來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來(lái)，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品性能的要求也在逐年提高。對(duì)于現(xiàn)代某些產(chǎn)品，單單控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)不能滿足需求了，需要同時(shí)控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)有序地工作才能滿足功能需要。
　　設(shè)計(jì)以TI公司的TMS320F28335作為處理器，采用驅(qū)動(dòng)芯片和MOSFET的形式驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。在完成硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)軟件設(shè)計(jì)的不同控制方式，可以同步或者按照某一規(guī)律驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　1　雙電動(dòng)機(jī)同步控制系統(tǒng)
　　控制對(duì)象為兩臺(tái)三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，額定功率為3 kW，額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，主要用在需要同步行走的場(chǎng)合，控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步行走。
　　直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)主要由控制部分、驅(qū)動(dòng)及逆變電路部分、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)及電流采樣電路構(gòu)成。其中，以TMS320F28335為核心的控制部分負(fù)責(zé)控制運(yùn)算、模擬采樣等任務(wù)；驅(qū)動(dòng)電路將控制電路輸出的弱電信號(hào)進(jìn)行功率放大，輸出具有一定驅(qū)動(dòng)能力的強(qiáng)電信號(hào)去控制逆變電路的開(kāi)關(guān)管工作，實(shí)現(xiàn)將直流電逆變轉(zhuǎn)換供給電動(dòng)機(jī)，達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制目的；位置檢測(cè)部分檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子信號(hào)，并送給控制部分處理；電流采樣部分完成對(duì)直流電源母線電流的檢測(cè)。整個(gè)系統(tǒng)外圍器件少，減小了設(shè)計(jì)難度，采用高性能傳感器檢測(cè)，提高了系統(tǒng)的精度。
　　2　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　2.1　系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)
　　TMS320F28335不同的外設(shè)需要的電壓不同，內(nèi)核電壓1.8 V，I/O電壓3.3 V；上電次序也要求I/O電壓先于內(nèi)核電壓，因此需要設(shè)計(jì)滿足控制系統(tǒng)需求的電源。選用TI公司的TPS767D318作為電源芯片，將輸入的5 V電壓轉(zhuǎn)換成3.3 V和1.8 V，作為DSP的電源輸入；而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電壓為24 V，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片電壓選用+15 V或者-15 V，這樣利用DC/DC模塊將5 V電壓轉(zhuǎn)換成+15 V或者-15 V作為驅(qū)動(dòng)芯片的電源。這樣，整個(gè)系統(tǒng)只需要供應(yīng)5 V和24 V的電壓就能滿足需求。TPS767D318的外圍電路如圖1所示。
　　
　　圖1　TPS767D318的外圍電路