長期以來，電動機(jī)作為機(jī)械能和電能的轉(zhuǎn)換裝置，在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無刷直流電動機(jī)綜合了直流電動機(jī)和交流電動機(jī)的優(yōu)點，既具有交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的特點，又具有直流電動機(jī)運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好的優(yōu)點。正是這些優(yōu)點使得無刷直流電動機(jī)在當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機(jī)采用電子換向裝置，根據(jù)位置傳感器檢測到的位置信號，通過DSP(數(shù)字信號處理器)產(chǎn)生一定的邏輯控制PWM波形來驅(qū)動電動機(jī)，實現(xiàn)無刷直流電動機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對產(chǎn)品性能的要求也在逐年提高。對于現(xiàn)代某些產(chǎn)品，單單控制一臺電動機(jī)已經(jīng)不能滿足需求了，需要同時控制多臺電動機(jī)協(xié)調(diào)有序地工作才能滿足功能需要。
設(shè)計以TI公司的TMS320F28335作為處理器，采用驅(qū)動芯片和MOSFET的形式驅(qū)動兩臺無刷直流電動機(jī)。在完成硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)軟件設(shè)計的不同控制方式，可以同步或者按照某一規(guī)律驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
1 雙電動機(jī)同步控制系統(tǒng)
控制對象為兩臺三相直流無刷電動機(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合，控制兩臺電動機(jī)同步行走。
直流無刷電動機(jī)的控制系統(tǒng)主要由控制部分、驅(qū)動及逆變電路部分、轉(zhuǎn)子位置檢測及電流采樣電路構(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)動電路將控制電路輸出的弱電信號進(jìn)行功率放大，輸出具有一定驅(qū)動能力的強(qiáng)電信號去控制逆變電路的開關(guān)管工作，實現(xiàn)將直流電逆變轉(zhuǎn)換供給電動機(jī)，達(dá)到對電動機(jī)的控制目的;位置檢測部分檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子信號，并送給控制部分處理;電流采樣部分完成對直流電源母線電流的檢測。整個系統(tǒng)外圍器件少，減小了設(shè)計難度，采用高性能傳感器檢測，提高了系統(tǒng)的精度。
2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 系統(tǒng)的電源設(shè)計
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;而無刷直流電動機(jī)的電壓為24 V，相應(yīng)的驅(qū)動芯片電壓選用+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)動芯片的電源。這樣，整個系統(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
DC/DC模塊如圖2所示。
圖2 DC/DC模塊
圖3 驅(qū)動芯片IR2136及MOSFET管外圍電路設(shè)計
