第三章无刷直流电动机PWM 控制方案-修订编选

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1、第三章、用第三章、用EL-DSPMCKIV实现无刷直流电动机实现无刷直流电动机PWM 控制 方案 控制 方案 实验概述：实验概述： 本实验是一个无刷直流电动机的PWM控制系统。结构简单，用到的模块也较少。 下面给出每个模块的输入与输出量名称及其量值格式 （一）、无刷直流电动机（一）、无刷直流电动机 PWM 控制原理简介控制原理简介 无刷直流电动机从结构上讲更接近永磁同步电动机 （我们在下一章节中做详细介 绍），控制方法也很简单，主要是通过检测转子的位置传感器给出的转子磁极位 置信号来确定励磁的方向，从而保证转矩角在90 度附近变化，保证电机工作的 高效率。定子换相是通过转子位置信号来控制，转矩

2、的大小则通过PWM的方法 控制有效占空比来调控。 我公司提供过两种直流无刷电机，一种以前提供过的57BL-02直流无刷电机的额 定电压为24V，额定转速为1600rpm，转子极数为4，也就是2 极对，还有一种是 现在提供的57BL-0730N1直流无刷电机，该电机额定转速为3000rpm，转子极数 为10，也就是5极对，这两种电机的转子位置都由霍尔传感器提供，同时由此计 算出电机的转速，控制程序样例没有电流环。 （二）、系统组成方案及功能模块划分（二）、系统组成方案及功能模块划分 本实验为开环和闭环实验，通过几个模块信号处理最终用BLDCPWM模块产生 IPM驱动信号来控制直流无刷电机转动。

3、下图为一个开环控制的系统功能框图，参考占空比信号经由RMP2CNTL 模块 处理， 变成缓变信号送到PWM产生模块。 霍尔传感器的输出脉冲信号， 经由DSP 的CAP1、CAP2、CAP3端口被DSP获取。通过霍尔提供的转子位置信息 HALL3_DRV模块判断转子位置，并将该转子位置信息通过计数器传递给 BLDC_3PWM_DRV 模块，该模块通过占空比输入、设定开关频率以及转子的 位置信息产生相应的PWM 信号作用于逆变器中的开关管，从而驱动电动机旋 转。 （三）、系统测试步骤和方法（三）、系统测试步骤和方法 进行该系统测试的前提是已经在电脑上安装好CCS3.3版本的软件了，我们提供 的软件

4、是在CCS3.3 版本下进行调试的，尤其是我们提供的工作环境wks 文件 是在此版本下保存的，在不同的版本下并不兼容，所以建议客户安装CCS3.3 版本，如果非要在CCS 其他版本下运行该套软件，请客户自行建立工作环境wks 文件。另外该系统测试的前提也认为是将DSP的USB仿真驱动也已经安装好了。 首先将公司提供的光盘根目录下的mckiv文件夹拷贝到电脑E 盘的根目录下，由 于TI 公司的CCS 集成软件是有路径记忆功能的，所以最好是拷贝到E盘。 首先按照以下方法连接好控制器和机组： 1. 将控制器背板上的带单芯插头的灰色大地线插到直流有刷电机机组上。 2. 将 M002 号电缆的10 芯航

5、空插头连接到控制器的背板上。将另一头4 芯航 空插头连接到直流无刷电机的5芯插座上。 3. 将M007号霍尔信号电缆一端的9芯航空插头连接到直流无刷电机的9芯航空插 座上，另一端9芯航空插头连接到控制器前面DSPCPU板下面的那块接口板INF2 上的9芯航空插座上，并将INF2上的JP1拨向左侧，标有“LINE1000”字样。 4. 将连接在磁粉制动器上的M006号负载电缆的4芯卡式插头连接到控制器背板 的4芯圆形卡式插座上。 5. 将仿真器连接到DSP28335CPU板上的J8上（右上角14P插座）。 6. 将3芯电源线插入控制器的背板上，并将电源线插在电源接线板上，注意，一 定要确保插座板

6、上的大地线是接触良好的。 7. 打开控制器背板上的的红色船形电源开关，如果有电，此开关的指示灯应点 亮。同时控制器前面的液晶显示器应显示开机画面，然后停留在菜单画面。 9. 启动CCS软件（CCStudio v3.3）（在此之前应该已经用Setup CCStudio v3.3文件设置好CPU 类型和仿真器类型），如果8 秒之内还没有进入到CCS 软件的操作页面，并且发现DSPCPU 板上的“LED3”指示灯不闪烁，请按 DSPCPU 板上的复位键（在LED4灯的右边），直到该指示灯闪烁为止，然后 就应该能进入CCS3.3了。注意.CCS3.3软件界面出现后，在界面的右下角出现 如下提示： 说明

7、CCS3.3 软件没有连接目标CPU，所以此时要用“Debug-Collect”命令来 连接目标CPU，执行完后再界面的右下角会出现如下提示： 说明软件可以正常使用了。最后用“File WorkspaceLoad Workspace”菜单命令打开 E:MCKIV28335softbldc28335100305DMCC28V32XsysBLDC3_1_2833x cfloatbuild bldc_2833xDebug” 文件夹下的工作环境文件“bldc_2833x.wks” 文件。 步骤步骤 1、开环启动，寻找最佳换相表测试、开环启动，寻找最佳换相表测试 此实验用RMP2_CNTL、 MOD6_

8、CNT和 BLDCPWM及硬件电路连接来实验直流 无刷电机的开环控制， 通过实验过程来验证以上几个模块及逆变电路工作是否正 常，并分析模块在系统中的作用，关键是通过转子在不同起始位置的不同换相控 制表来找到让转矩和转子正交的最佳换相表。图4-1-1和图4-1-2分别给出了此步 骤的功能框图和软件流程图。以下给出步骤1中的控制参数及其调节范围： 仿真测试具体操作方法如下： 1. 将头文件“build.h”中的编译指令BUILDLEVEL设为“LEVEL1” ，目前公 司配置的直流无刷电机是5 极对的， 以前公司配置过2 极对的直流无刷电机， 如 果电机是2极对的，请打开“PARAMETER.H”

9、头文件，并修改这一行程序： #define P 10 / Number of poles， 将10修改为4. #define BASE_FREQ 250 将250修改为50 如果是5极对电机则不用修改。然后用“Project-Build”指令重新编译连接程序 ； 2. 用“File-Load Program”菜单命令加载“bldc_2833x.out”文件到目标板， 此时注意观察加载的文件“bldc_2833x.out”是否您刚才编译链接生成的文件， 看一下文件的生成时间就知道了，如果所有源文件都没有修改，此时 “bldc_2833x.out”的生成时间不会变化；如果想证实源文件编译是否执行，

10、可 以在主程序中随便修改一点注释内容， 那么编译的时候就肯定会生成新时间的输 出文件。 3. 点击 “Debug-Real time Mode” 选择实时模式， 此时出现一个对话框， 选择 “是 （Y）”，再点击“Debug-Run” 或者点击左侧运行图标运行程序，此时程序 在实时运行模式下运行。 4. 在“Watch window”窗口中左键点击“Build1”标签并在空白处点击右键， 选择连续刷新模式“Continuous Refresh” ，此时应能观察到“BackTicker”变 量在不断变化，说明主程序已经运行。在控制器面板上进行电机选择，选择直流 无刷电机正确后，进入状态页面（F1

11、），打开主电源(按钮：电源)。将电机转子 转动到任意一个可识别的位置，例如，将轴的安装端面水平，或者将安装销位置 朝上，或者给转子贴一个标记，让标记朝上，目的就是要能识别这个位置，然后 在下次启动是能让转子相对这个位置转动一个角度， 然后设置变量 “EnableFlag” 为1，此时应能观察到变量“IsrTicker”也在不断变化，说明主中断服务程序已 经正常运行，此时如果各电路部分正确，机组连接正确的话，电机应稳定运行。 如果电机没有运转，请检查各电缆是否连接可靠，检查INF2电路板上的JP1拨动 开关是否拨向左侧， 都没有错误的话， 检查INF2 上的LED2 是否熄灭， 如果熄灭， 说明

12、产生了功率保护中断，更换DSPCPU板后实验现象依旧，则可能需要返修。 5. 分别右键点击图形显示窗口“Channel1;”这一行， 将0.375修改为-0.375， 编译文件， 重新下载 “bldc_2833x.out” 文件到28335CPU 目标板，重复4，5，6 步，找到电机反转时的最佳换相表。一般情况下，应该 是hall1.HallMap0 hall1.HallMap5中的数值为“645132”，这就是电机反转 时的最佳换相表。最后点击“Debug-Halt” ，再点击“Debug-Real time Mode” ，最后点击“Debug-Reset CPU” ，退出实时运行模式。 7

13、. 完成 4， 5， 6， 7 步后找到电机正转和反转的最佳换相表后， 打开 “bldc3_1.c” 源文件， 找到 “float32 DFuncDesired = -0.375;” 这一行， 将- 0.375修改为0.375，编译文件，重新下载“bldc_2833x.out”文件到28335CPU 目标板，让电机运行起来，在“Watch window”窗口中的“Build2”标签中双 击DFuncDesired变量右侧的数据，输入要改变的值，观察电机速度的变化，例 如输入0.4 后回车，观察电机速度的变化，然后改变为0.5 后回车观察电机速 度的变化。也可以改变转矩的值为负值，例如改为-0.

14、5，看电机换向情况。 8. 点击 “Debug-Halt”， 再点击 “Debug-Real time Mode”， 最后点击 “Debug-ResetCPU”， “DebugRestart ”， 退出实时运行模式， 并停止程 序运行。 9. 如果继续实验， 请转步骤2， 否则先关闭控制器的功率部分主电源 （在液晶显示 状态页面时按下电源按钮），然后关闭CCS3.3软件退出程序，关闭控制电源。 步骤步骤2、在最佳换相表下开环启动并换向测试、在最佳换相表下开环启动并换向测试 通过上一步获得让转矩和转子正交的最佳换相表，在最佳换相表控制下进行换 相，观察电机的运转情况，及其换相控制过程。图4-2-

15、1和图4-2-2分别给出了此 步骤的功能框图和软件流程图。以下给出步骤2中的控制参数及其调节范围： EnableFlag ：启动控制（0，1） DfuncDesired ：转矩设定值，-7fffh +7fffh 如果不是从第一步继续实验到这里， 请按照前面系统测试和步骤所描述的方法操 作，否则请直接进行下面的操作： 1. 将头文件“build.h”中的编译指令BUILDLEVEL 设为“LEVEL2” ，然后用 “Project-Build”指令重新编译连接程序； 2. 用“File-Load Program”菜单命令加载“bldc_2833x.out”文件到目标板， 此时注意观察加载的文件“

16、bldc_2833x.out”是否您刚才编译链接生成的文件， 看一下文件的生成时间就知道了，如果所有源文件都没有修改，此时 “bldc_2833x.out”的生成时间不会变化；如果想证实源文件编译是否执行，可 以在主程序中随便修改一点注释内容， 那么编译的时候就肯定会生成新时间的输 出文件。 3. 点击 “Debug-Real time Mode” 选择实时模式， 此时出现一个对话框， 选择 “是 （Y）”，再点击“Debug-Run” 或者点击左侧运行图标运行程序，此时程序 在实时运行模式下运行。 4. 在“Watch window”窗口中左键点击“Build2”标签并在空白处点击右键， 选择连续刷新模式“Continuous Refresh” ，此时应能观察到“BackTicker”变 量在不断变化，说明主程序已经运行。 5. 如果从步骤1 继续实验而来，跳过此步。否则在控制器面板上进行电机选择， 选择直流无刷电机正确后，进入状态页面（F1），打开主电源(按钮：电源)。 6. 设置变量“EnableFlag”为1，此时应能