多芯片设计，具有传统ｌ６位微处理器及控制器无法比 采用“端电压法”检测反电动势过零点，得到３路位 拟的运算性能。 置信号，构成位置闭环来控制电枢绕组的换相。同时，通 ２．１控制系统的硬件设计 过记录２次换相的时间间隔可计算电动机的转速。反电 利用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ ＤＳＰ控制器构成的无刷直流 动势过零点的比较既可以通过软件实现，也可以通过硬 电动机的无位置传感器控制系统硬件结构，如图１所示。 件电路实现，不同的方法使用ＤＳＰ的不同端口。 ＰＷＭ１ 卜＼ 栅极 厂。 休ｌ ｒｐ．．１ｔＳ￣＂ｌＩ ．— ＰＤＰＩ一 、 卜＼ …… ＮＴ 驱动 、 逆 ＰＷＭ６ 电路 ｔ／ ／ 变 ， 器 一、… 。 ．、±＿ Ｍ＾＿ 一 ＡＤＣＩＮＸ Ｉ ●■●■●■●●■●■■■●■■＿ ＡＤＣＩＮＸ 电流 键盘｝＿＿一 Ｉ／０ 检测 ＡＤＣＩＮＸ或ＣＡＰＸ —＝ ＿＝ Ｉｌ ， ｌ 上 ｎⅢ“月。 ｌ 图１基于ＤＳＰ的无位置传感器控制系统硬件结构图 由ＤＳＰ控制器输出６路ＰＷＭ信号（ＰＷＭ１～ 可见，只要检测出电动机的端电压和中性点电压， ＰｗＭ６）来控制逆变器的开关管，ＰＷＭ波的输出受换相 然后进行比较，就可以得到反电动势的过零点。 信号和转速调节器的控制。 电压比较可采用利用硬件电路（电压比较器）进行 电流信号通过串联在主回路中的采样电阻获得， 比较和利用软件进行比较。 电流信号一方面输入到ＤＳＰ的ＡＤＣＩＮＸ（Ｘ＝Ｉ，２，３）引 采用硬件电压比较器检定电动势过零点需要引 脚，通过Ａ／Ｄ转换单元转换为数字信号，用于电流闭环 进一个在整个工作频率范围内都要具有恒定相移的 调节；另一方面可用于过电流保护。 无源低通滤波器，设计出完全满足这种要求的滤波器 反电动势过零点检测方程为： 比较困难。为此，可以利用ＤＳＰ强大的运算处理能力， ｌ ｅａ＝ 扩ＭＮ＝Ｍ （ｕ ｕⅢ＋ｕ∞）／３ 在程序中采用软件滤波的方法，同时反电动势过零点 ｛ｅｂ＝ ｂｏ— Ｎ￣／Ｚｂ０－（Ｕａ０＋ ｂｏ＋ ｃｏ）／３ 的检定及过零点相移３０。电度角换相等处理都由软件 ｌｅｃ＝“ ｏ— Ｎ＝ ｏ一（ ａｏ＋Ｍｂ０＋ ｃｏ）／３ 实现。 式中：ｅ ，ｅｈ，ｅ 一电动机三相反电动势的过零点； 如图２所示，采用分压电阻检测三相端电压，检测 ｕ柏，ｕｂｏ，ｕ 。 一电动机的三相端电压； 到的电压信号经过隔离和放大后分别送到 厂电动机的中性点电压。 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７的ＡＤＣＩＮ０ １～ＡＤＣＩＮ０３通道。 至ＡＤＣＩＮ０ｌ ～ＡＤＣＩＮＯ３ 图２端电压检测电路及其与ＤＳＰ的接口电路图 ４３ 图２中，ＨＣＰＬ７８００为高共模抑制比隔离运算放大 也能保证较高的精度和稳定性。ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７的工作 为０～３＿３ ｖ的单极性电压信号。 此外，在实际系统中，当故障发生时还可通过ＤＳＰ 基于ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ ＤＳＰ的无刷直流电动机无位 器，双电源供电，具有良好的线性度，在高噪声环境下 的Ｉ／０端口控制继电器，切断系统的主回路。 电压为３．３ Ｖ，故采用集成运放ＬＦ３５３将电压信号转换 置传感器控制软件框图，如图５所示。 ３个电压信号转换为数字量后，通过软件检定反电 动势过零点，并经３０。移相确定换相点，可构成图３所 开始 示的双闭环控制系统。 图３基于ＤＳＰ的无刷直流电动机无位置传感器控制系统原理图 ３０。移相的估计与转速计算的原理相同。因为电动 机为每隔６０。电角度换相一次，则２次换相发生的时间 间隔的一半（Ａｔ￣２）就是３０。移相对应的延迟时间。 为保证系统中功率电路安全可靠地工作，ＤＳＰ控 制器提供了功率驱动保护中断ＰＤ—ＰＩＮＴ。当该引脚 ＰＤＰＩＮＴ被置为低电平时，ＤＳＰ内部定时器立即停止计 数，所有ＰＷＭ输出引脚全部呈高阻态，利用它可方便 地实现系统的各种保护功能。 ２．２控制系统的故障保护 过电压、欠电压、过电流及过热等故障处理电路原 理，如图４所示。过电压、欠电压、过电流及过热等各种 故障信号一方面输入或非门（如ＣＤ４０７８）；另一方面送 人ＤＳＰ进行判别。当任意一种故障发生时，或非门输出 一个低电平信号，向ＤＳＰ申请故障中断，封锁ＰＷＭ输 出，实现系统的保护功能，同时通过ＬＥＤ显示相应的 故障信号。过电压、欠电压和过电流检测都是通过比较 器实现的。 各种 故障 信号 图４故障处理电路原理图 一４４一 初始化 无传感器运行模式 ＤＳＰ内核及事件管理器 投入反电动势检测 初始化 及移相控制 软件变量初始化 无传感器闭环控制 转子预定 并延时 图５无位置传感器控制软件框图 ２．３控制系统的软件设计 控制系统软件主要由８个模块组成。 １）初始化模块：主要完成系统时钟、看门狗、Ｉ／Ｏ端 口、系统中断、事件管理器的各个控制寄存器及其中断 等的设置，以及软件中各变量的初始化和辅助寄存器 的设置等功能。 ２）启动控制模块：完成转子预定位和开环启动等 功能。 ３）Ａ／Ｄ转换模块：利用ＤＳＰ内部Ａ／Ｄ转换单元完 成相电流和端电压的Ａ／Ｄ转换。 ４）转子位置估算模块：根据端电压的值检测非导 通相的反电动势过零点。由于反电动势过零点并不是 换相点，因此还需要根据记录的上一个６０。区间对应的 时间间隔完成３０。移相功能。同时，如同在有位置传感 器控制中捕获位置信号的上升沿和下降沿一样，在软 件中也可以根据非导通相端电压与中性点电压的比较 值的符号（＞０或＜０），确定反电动势过零点的具体位 置，从而确定换相逻辑。 ５）换相控制模块：根据换相逻辑控制功率开关管 的换相。 ６）ＰＷＭ波形发生模块：ＰＷＭ波形生成主要是通 过设置ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７事件管理模块的ＰＷＭ波形发 生器，将定时器１设置成连续升序计数模式，计数周期 根据ＰＷＭ周期设成５０ ｓ，对应２０ ｋＨｚ频率，然后在 每一个采样流程根据转速环转速比较值对３个全比较 单元的比较寄存器值进行刷新。同时，在该模块，通过 （下转第６２页）
