董娜娜

摘要：伴隨科技的不斷發(fā)展，直流無刷電機(jī)（BLDCM）的應(yīng)用越來越廣泛。針對BLDCM電流換向引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)特點(diǎn)本文研究了一種電流控制器用模糊方式來調(diào)節(jié)非換相電流進(jìn)而使換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減少。通過仿真實(shí)驗(yàn)表明，采用TMS320LF2407A芯片所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)使電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速效果良好，且起動(dòng)時(shí)間低于3s。該系統(tǒng)使實(shí)驗(yàn)電機(jī)正確換向、運(yùn)行穩(wěn)定、輸出平穩(wěn)波形的端電壓。

關(guān)鍵詞：DSP；BLDCM；轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；調(diào)速

1.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

TMS320LF2407A控制器運(yùn)算速度快、處理功能強(qiáng)，且含有大量集成的外圍控制部件。針對這一特點(diǎn)，本文采用這款DSP控制器作為電機(jī)控制系統(tǒng)的核心。這樣一來，整個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路簡潔明了?？刂葡到y(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2.全數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)的整體控制策略

本文所設(shè)計(jì)的電流環(huán)和速度環(huán)用全數(shù)字閉環(huán)并通過軟硬件結(jié)合的方式控制。如下圖2所示，電流環(huán)周期T=50μs，反電動(dòng)勢過零檢測，從而使速度環(huán)達(dá)到閉環(huán)控制，確保電動(dòng)機(jī)換向無誤。采用模糊方式控制電流環(huán)的控制器，使非換向相電流一直保持平滑不變，降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的發(fā)生。同理，在上述運(yùn)行條件不變時(shí)，溫度突變，系統(tǒng)控制效果幾乎不變。當(dāng)速度環(huán)周期T=50ms時(shí)，系統(tǒng)采用模糊分段調(diào)節(jié)算法來控制電動(dòng)機(jī)工作。

3.系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)仿真利用matlab中simulink進(jìn)行模型搭建，如圖3所示。仿真模型主要包括電動(dòng)機(jī)本體模塊BLDCM、逆變器模塊Inverter、電流控制模塊Current和轉(zhuǎn)速PI控制器模塊。

系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)：Vd=36V、Id=1.55A、ne=3000r/min、R=0.438Ω、L=0.000632H、J=0.005Kg.m2、Ke=0.065V/r/min、TL=0.955N·m。仿真設(shè)置：時(shí)間取0.04s，采用變步長、ode45算法。通過模糊控制和普通控制兩種方法對比來進(jìn)行BLDCM調(diào)速系統(tǒng)性能的仿真試驗(yàn)。波形如圖4所示。

從上圖仿真曲線結(jié)果可以看出，采用模糊方式控制電流控制器所產(chǎn)生的相電流、電磁轉(zhuǎn)矩都相對平滑很多，大大降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的發(fā)生。仿真結(jié)果表明：BLDCM的模糊控制的PI調(diào)速系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)，很好的抑制了轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，調(diào)速性能良好。

4.總結(jié)

本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)以TMS320FL2407A芯片為直流無刷電機(jī)全數(shù)字控制系統(tǒng)的核心，在軟硬結(jié)合的基礎(chǔ)上很好的實(shí)現(xiàn)了無位置傳感器直流無刷電機(jī)的控制。系統(tǒng)以軟件設(shè)計(jì)方法為主，能用軟件方式所取代的硬件電路均把其替換下來，簡化控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，從而降低系統(tǒng)組成成本，減少硬件電路原有的干擾，使整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性明顯提高。（作者單位：長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

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