永磁无刷直流电动机是一种新型电机,其构成的控制系统具有体积小、效率高、经济性好等诸多优点,有巨大的发展潜力。数字信号处理器具有精度高、可靠性强等优点,TMS320LF2407A DSP能够实现完整的无刷直流电机控制功能。并可大幅简化控制电路,降低成本及增加系统可靠度。采用DSP作为主控制单元的电机控制系统的硬件设计简单,只有电源、电气隔离、驱动器及电流采样等电路,其余部分皆可以用软件程序来完成。本文基于数字信号处理器TMS320LF2407A设计了无刷直流电动机控制系统。 本文首先综述了目前国内外永磁无刷直流电动机的发展概况及趋势,简要介绍了永磁无刷直流电动机的结构和工作原理。并根据无刷直流电动机的数学模型建立了电动机在Matlab/Simulink平台上的模型,研究了无刷直流电动机在不同运行条件下的动态性能。 文中介绍了驱动电路和控制电路的设计策略,设计了以TMS320LF2407ADSP为核心处理器的最小系统,包括电源管理、外扩RAM和通讯接口等部分。电机驱动器由IGBT-IPM智能模块组成,采用高速光耦对其驱动。同时设计了电流采样电路,用于测量控制系统所需的电流、电压反馈信号。 在系统的软件设计中,主要完成了电动机“速度—电流”双闭环控制的功能。利用DSP成功实现了输出PWM信号、信号采集、换向控制、转速控制等功能。文中对各软件模块进行了详细的分析,最后给出了样机运行的实验结果。 另外,本文提出了一种改进的神经网络与PI相结合的N-PI转速调节器的设计方法,利用神经网络的自学习自适应功能在线调整PI控制参数可以克服系统超调和短时振荡问题,对这种复合的N-PI控制方法在Matlab/Simulink下进行了仿真,结果表明,该方法达到了很好的控制效果。