[实用新型]基于DSP的直流电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流电机控制器，尤其是应用DSP芯片的直流电机控制器。

背景技术

直流无刷电动机具有运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，并且结构简单、运行可靠、维护方便，因此它广泛运用在当今国民经济各个领域，如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等。

对于直流无刷电动机的控制，在对功能要求不高的场合，一般控制核心会选择MC33035这样的专用电机控制器，它几乎涵盖了控制直流电机所需的全部功能，而且所有的控制功能都是通过硬件实现的，而无需软件编程，但也正因为它无法植入外加的软件程序，带来的局限性便是无法进行功能的再扩展。所以在需要更多功能的直流电机控制控制器中，便会使用数字信号处理器DSP作为控制核心。

目前DSP多数采用的是TI公司生产的TMS320C28x系列的控制芯片，它既具有数字信号处理能力，又具有强大的时间管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于大批量数据处理的测控场合，如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表及电机、马达伺服控制控制器等。

目前大功率(千瓦级)、高转速(一万转以上)的直流电机控制控制器相对缺乏，因此本实用新型主要针对大功率、高转速直流电机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于大功率，高转速的直流电机，能够实现快速刹车，控制停止位置，并且转速误差小，控制精度高，控制器安全稳定的基于DSP的直流电机控制器及其控制方法。

本实用新型是这样实现的：一种基于DSP的直流电机控制器，包括控制、驱动、显示及电源板四部分，每部分之间通过信号线连接并通过光耦隔离；

控制部分包括DSP组件和微处理器组件；

驱动部分包括直流电机控制芯片和多个IGBT，直流电机控制芯片的传感器输入脚与电机的位置传感器的输出连接，直流电机控制芯片的输出与IGBT直接或者通过IGBT驱动器连接；

电机的霍尔传感器的脉冲信号经过光耦隔离后，再经过跳边检测电路分别送至控制部分的DSP组件和微处理器组件；

显示部分为多个数码管，数码管与控制部分相连；

电源板上包括300V、15V、9V、5V四组电源。300V电源与直流电机相连，15V和5V与驱动部分相连，9V电源与控制部分相连。

所述DSP组件包括含有DSP芯片的主板、D/A转换芯片，接口芯片、运算放大器，以及光耦、电阻、电容、电感等基本电路元件；

DSP芯片的一个输出端口与D/A转换芯片相连，D/A转换芯片的一个输出端口通过一个运算放大器与驱动部分中直流电机控制芯片的误差信号放大器同向输入端相连；

电机的霍尔传感器的脉冲信号经过光耦隔离后，经过跳边检测电路送至DSP芯片的一个输入端口；

DSP组件与外部信号之间的连接全部通过光耦隔离。

所述的微处理器组件包括微处理器、键盘、数码管、数字逻辑电路，以及电阻、电容等基本电路元件；

电机的霍尔传感器的脉冲信号经过光耦隔离后，再经过跳边检测电路送至微处理器的计数端；

微处理器经过电阻和三级管与显示部分的多个数码管连接；

微处理器还与键盘连接，并且微处理器与DSP芯片经光藕隔离后通过串行口连接。

所述电源板上5V部分用两个三端稳压集成电路7805转换出两个5V，两个5V相互间隔离，分别对含有DSP芯片的主板和驱动部分其他组件供电。

DSP芯片通过485总线与计算机相连，并且通过高速光耦隔离。

本实用新型采用DSP(数字信号处理)芯片和专用电机控制芯片两者联合控制，这样的组合原因有以下三个：

首先是本实用新型基于DSP的直流电机控制器功能的定位。控制器在完成对电机转速控制的同时，也希望控制器能够尽可能的智能化，因此设计了两种控制方式：远程控制(通过计算机控制电机工作状态)和手动调节(在电机控制器上调节电机转速)。远程控制，目前工业应用较多的是485总线，在厂区中485总线网络比较普遍。若本控制控制器也需要走485总线的话，则必然要通过通信模式来实现电脑对电机转速的控制，单一的专用电机控制芯片无法完成此功能。另外，本控制器设计控制的是高速和功率较大的电机，在电机工作过程中，还需启动附加的配套设备以保护电机的工作安全，如启动冷却装置，报警机制等。因此必须加上微处理器才能实现这一系列的功能。

其次，专用的电机控制芯片只能实现对电机转速的开环控制，控制精度无法保障，更无法加入其它的控制算法。开环控制在转速精度有较高要求的场合是不能够达到要求的。