2010年第6期仪表技术!35!基于DSP2407的电动车直流调速数字控制器的设计王玄君,李志宏(武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430063)摘要:文章以DSP2407为核心控制器,通过DSP芯片的PWM输出对电动车电机进行直流调速控制,系统硬件部分包含系统PWM输出主回路及其驱动和过流保护电路。文章还对实现系统功能的软件进行了策略分析和设计。关键词:DSP2407;MOSFET驱动;脉宽调制;A/D转换中图分类号:TM930文献标识码:B文章编号:1006-2394(2010)06-0035-03DesignofDigitalControlSystemforDCMotorsBasedonDSP2407WANGXuanjun,LIZhihong(DepartmentofAutomation,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,China)Abstract:Inthispaper,theDCmotorofelectricvehiclesystemiscontrolledbythePWMoutputofDSPchipDSP2407whichisusedasthecorecontroller.ThehardwaredesignincludesthePWMoutputofthemaincircuitanditsdriveandovercurrentprotectioncircui.tAlso,thecontrolmethodandstrategyforthesystemsoftwareareexpounded.Keywords:DSP2407;MOSFETdriver;PWM;A/Dconverter对直流电机的速度调节,可以用三种控制方法:1直流电动机的工作原理(1)调节电枢电压Ua,改变电枢电压从而改变转速,属1.1直流电机调速方式恒转矩调速方法,动态响应快,适用于要求大范围无级直流电动机结构简单、技术成熟,具有交流电动机平滑调速系统;(2)改变电机主磁通只能减弱磁通,不可比拟的优良线性调速特性、简单的控制性能以及使电动机从额定转速向上变速,属恒功率调速方法,动优异的动态特性,所以直流电动机目前仍然是大多数态响应较慢,虽然能无级平滑调速,但是调速范围小;调速控制电动机的最优选择。(3)改变电枢电路电阻Ra,在电动机电枢外串电阻直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电进行调速,只能有级调速,平滑特性差,机械特性软,效动机和有刷直流电动机。根据其励磁方式的不同又可率低。从上述三种调速方式的机械特性曲线得出,在分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动改变电枢电源电压调速时,电动机机械特性的硬度不机和复励直流电动机。其中,他励电机需要转子、定子变。因此,即使电动机在低速运行时,转速随负载变动两套电源,机械特性最硬,一般用于对调速范围要求很而变化的幅度较小,即转速稳定性好。宽的重型机床等设备中;串励电机定子线圈与电枢线1.2直流电机PWM调速原理圈串联,用一个电源,转速随转矩的增加呈显著下降的在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中,目前软特性,启动转矩大,适合起重设备;并励电机定子线广泛应用的是通过改变电机电枢电压接通时间与通电圈与电枢线圈并联,用的也是一个电源,具有较硬的机周期的比值(占空比)来控制电机的转速,这种方法称械特性,负载变动时转速比较稳定,转速调节方便,在为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation)即PWM控启动过程中,通入较强的励磁电流,可以获得较大的启制。脉宽调制是利用电力电子开关器件的导通与关动转矩。本文研究的对象为电动车,要求启动转矩较断,将直流电压变成连续的直流脉冲序列,并通过控制大、速度调节稳定、再生能量可以吸收,故采用并励电脉冲的占空比达到变压的目的。所采用的电力电子器动机。件都为全控型器件,如电力晶体管(GTR)、功率MOS收稿日期:2010-02作者简介:王玄君(1984),男,硕士研究生,研究方向为智能控制与智能自动化。!36!仪表技术2010年第6期FET、IGBT等。电动机电枢得到的电压波形如图1所主开关器件采用功率MOS场效应管MOSFET,示。电压平均值U0描述为:MOSFET是压控型器件,输入电流很小,输入阻抗很t1t1高,其单极性载流子的工作特性使其具有很高的开关U0=US=US=US(1)t1+t2T速度和工作频率,驱动电路简单,易于控制。本系统采用IR公司的电机驱动芯片IR2110作为驱动芯片,它兼有光耦隔离和电磁隔离的优点,具有独立的低端和