本文对以DSP为核心的无位置传感器永磁无刷直流电动机调速系统的设计与实现进行了研究,提出了基于TMS320F240数字信号处理器和永磁无刷直流电动机反电势过零无位置传感控制法,包含定子电流、转速反馈的双闭环电机调速方案。通过对系统设计过程中存在的主要问题进行分析与研究,给出了相应的解决方法。 (1)针对反电动势过零检测电路在电机高速运转时的输出相位延时角α可能大于30°和系统采用的无位置传感控制算法要求α始终小于30°的矛盾,提出了二阶无限增益多路反馈有源滤波器结合滞回电压比较器的硬件电路设计方案。推导了电路的传递函数,并通过电路仿真和实验获得了一组较为理想的器件参数。 (2)针对系统电源的设计要求,文章较为细致地描述了以三端单片式开关电源芯片TOP223为核心的多路输出隔离反激型开关电源的电路结构和工作原理,并给出了该开关电源的参数设计方法。 (3)针对永磁无刷直流电动机在闭环调速过程中对控制软件高实时性和可靠性的要求,设计了主程序运行的三种不同状态以及状态间相互切换的方法;并用TMS320F240的PWM周期中断为主程序的运行提供基本时序。 (4)针对永磁无刷直流电动机在丌环启动阶段遇到的问题,提出了结合逆变器直流母线电流检测的转子预定位方法;设计了直接控制TMS320F240的PWM输出单元进行定子绕组换相且换相延时时间随转速变化而改变的转子加速程序;通过对永磁无刷直流电动机的内外同步切换过程进行分析,设计了以寻找最佳换相时刻为目的的内外同步切换子程序,给出了最佳换相时刻的软件判别方法。 (5)针对系统采用的电流、速度双闭环控制方案中的关键问题,提出了利用PWM周期中断时问为转子位置信号相位补偿提供时间基准的方法,并详细介绍了相位补偿角β和延时时间Td的计算方法:给出了利用定子绕组换相时间间隔计算电机转速的公式和方法;通过分析逆变器直流母线电流与电机定子绕组电流在PWM有效期、无效期内和定子绕组重叠换相时刻电流值的关系,提出了西北「业人学硕!一论文电机定子绕组电流的单电流传感器检测方案,介绍了软件的实现方法;最后,针对双闭环运算中不同数据类型的差异,提出了所有数据统一量化的解决方案,并给出转换公式,同时介绍了引入积分分离阂值的增量式速度PI调节算法。 文童解实验部分通过对在不同转速下电机反电动势和定子绕组电流的波形图以及位置检测电路的输出波形进行分析,验证了系统设计的合理性和运行的正确性。结论部分分析了此次设计中存在的不足和问题,为后续的研究工作指明了方向。关键词:永磁无刷直流电动机无位置传感控制闭环调速系统数字信号处 理器反电势过零检测