当前位置：首页 > 技术资讯

基于IPM的三相无刷直流电机控制系统的设计

• O 引言
  无刷直流电机因其体积小，重量轻，维护方便，高效节能等一系列优点，被广泛用于各个领域。尤其随着高性能的单片机和专门用途的DSP(Digital Signal Processor)微处理器和集IGBT模块及其驱动和保护于一身的智能功率模块(Intell塑封电感器igent Power Module，IPM)的发展，使无刷直流电机的位置检测和换相更加准确稳定。本文以DSP(TMS320LF2407A)作为核心的三相无刷直流电机控制系统为研究对象，采用双极性PWM(PulseWidth Modulation)控制技术，利用智能功率模块IPM(PM50RSAl20)，设计一种电机控制系统，实验结果表明，系统调速范围宽，控制性能良好。

  
  1 三相无刷直流电机控制系统
  三相无刷直流电机控制系统框图如图1所示，系统主要由DSP控制模块、智能功率模块和转子位置检测模块三大部分构成。系统根据转子位置检测模块检测到的电机位置信号，控制DSP输出正确的6路PWM脉冲信号，经过驱动电路以控制智能功率模块中相应功率管的通断，从而实现对电机的正确供电，控制电机正常运行。

  

  2 TMS320LF2407A模块的介绍
  TMS320LF2407A模块主要由DSP芯片、电源、晶振、外扩RAM和输出引脚组成。TMS320LF2407A有两个事件管理器EVA和EVB，每个模块包括：两个16位的通用定时器；8个16位的脉宽调制通道(PWM)，他们能够实现三相反相器控制，能捕获位置信号，可产生可调死区的各种PWM波。该模块在本控制系统中担当着重要的控制角色。
  DSP硬件的调试不但需要示波器等传统的仪器，还需要专门的仿真套件，本文使用的是XDS510仿真器，该仿真器包括一个PC插卡和一个JTAG接口，通过该接口可以访问DSP芯片的所有资源，而且同时可以设置断点、单步执行等，以检验和调试所设计的目标电路是否正确。

  
  3 基于IPM控制电路的设计
  智能功率模块IPM由高速、低功率的IGBT和优选的门级驱动及保护电路构成。虽然IPM虽有诸多优点，但其内部电路不含有防止干扰的信号隔离电路、自保护功能和浪涌吸收电路，为保证IPM安全可靠，需要设计这部分电路。
  3．1 IPM外部驱动电路的设计
  IPM功率驱动电路如图2所示。为了功率电感器保证强电部分和弱电部分电路的电气隔离，需将控制部分和驱动部分相互隔离。来自DSP的6路PWM信号经电阻限流后经高速光耦隔离并放大后接IPM内部驱动电路以控制相应开关管工作。IPM的故障信号也需隔离之后送到DSP。UFO、VFO、WFO、FO分别为IPM内部的上桥臂三路故障输出信号和下桥臂一路故障输出信号。这些内部故障信号经光耦PC817转换为相应的故障输出信号F01、F02、F03和F04。

  

  IPM用的隔离光耦要求上升沿延时tPLH<0．8μs，下降沿延时tPLH tPHL<0．8 μ s，共模抑制比CMR>10kV／μs，因此选用HCPL4504型高速光耦，且为了提高光耦的转换速度，在光耦输入端接1只0．1 μ F的退耦电容。
  3．1．1 一路上桥臂驱动电路
  以图2中其中一路上桥臂为例来说明驱动电路工作原理，其中VUPI为电源+15V， VUPC为电源地，UP为驱动控制信号的输入端。由插件电感DSP输出的一路上桥臂PWM信号和VCC分别接高速光藕HCPL4504的3、2管脚，当PWM信号为低电平时，HCPL4504的5、6将会导通，从而使控制信号输入IPM模块UP端，控制相应桥臂的IGBT导通。其中每个开关管的控制电源端采用独立隔离的稳压线圈电感15V电源，且接1只10 μ F的退耦电容器以滤去共模噪声。R15根据HCPL4504光耦输入电流要求(25mA)选取为200 Ω。R16根据IPM驱动电流选取，且尽可能小以避免高阻抗IPM拾取噪声，另一方面又要足够可靠地控制IPM，本系统选为4．7k Ω。C9为2号端塑封电感与地间的0．1 μF滤波电容(上桥臂其它两路连接电路与其类似)。
  一般IPM需用四路独立电源来防止内部上下桥路发生直通短路，其中上桥臂每个IGBT需要一个单独的隔离电源供电，共需3组；而下桥臂3个IGBT共用l组隔离电源供电。
  3．1．2 三路下桥臂驱动电路
  图2中IPM模块的三路下桥臂可由一路公共电源统一供电，VNI与VNC分别接电源的+15V与地。由DSP产生的三路PWM2、PWM4、PWM6信号输入IPM的UN，VN，WN端，分别控制其下桥臂对应的IGBT开关管的通断。
  3．2 IPM缓冲电路设计

  2．4 GHz无线收发芯片A7105及其应用摘要：通过分析当前智能家居存在的诸如价格高、功能多而不实用等问题，本文进行了室内照明无线遥控系统的研究。采用2．4 GHz无线收发芯片A7105，设计了软硬件电路，以LED模拟照明灯，实现了无线遥控功

  采用混合信号高电压单片机实现LED降压-升压驱动LED背景知识 近年来，LED逐渐成为一种可行的新兴光源，它们已经不再仅仅用作电子设备的“状态指示灯”。技术进步使得LED的发光效率通常可达白炽灯的三倍多，此外，LED还非常耐用，寿命超过上万小时。

  浅析绿色平面显示器发展趋势标签：OLED 显示器技术绿色环保的显示器技术将主导未来十年平面显示器市场与技术发展，DisplaySearch预估2011年合乎绿色环保的显示器将达所有面板出货一半以上，2014年将达100%，预计

   1/3    1 2 3 下一页 尾页

上一篇：使用低侧PWM IC的降压转换器

下一篇：针对大功率LED应用的低成本电源研究