基于LPC1788单片机的大扭矩永磁同步电机驱动系统

基于LPC1788单片机的大扭矩永磁同步电机驱动系统

　　

　　大扭矩永磁同步电机直接驱动由于去掉了复杂的机械传动机构，从而消除了机械结构带来的效率低、维护频繁、噪声与转动惯量大等不利因素，具有效率高、振动与噪声小、精度高、响应快、使用维修方便等一系列突出优点。近年来，随着电力电子技术、永磁材料、电机设计与制造技术、传感技术、控制理论等的发展，大扭矩永磁同步电机在数控机床、矿山机械、港口机械等高性能系统中得到了越来越广泛的应用。

 

　　交流电机控制系统广泛采用单片机、DSP、FPGA为控制系统核心。STM32是一种基于ARM公司Cortex-M3内核的新型32位闪存微控制器，采用了高性能、高代码密度的Thumb-2指令集和紧耦合嵌套向量中断控制器，拥有丰富的外围接口，具有高性能、低成本、低功耗等优点。本文针对一种港口机械用大扭矩永磁同步电机驱动系统，采用STM32+IPM硬件构架设计了高性能、低成本的控制系统。

　　 

　　控制使定子电流矢量位于q轴，此时转矩Te和iq呈线性关系，实现电磁转矩的解耦控制。本文的永磁同步电机采用速度、电流双闭环控制，图中ω*为给定速度指令，ω为速度反馈，将速度误差输入速度控制器，输出交轴电流指令i*q，通过电流PI控制器和坐标变换，再利用SVPWM产生IPM开关信号。

 

　　所示为该系统结构框图，本文采用LPC1788主控芯片、PM800HSA120智能功率模块为系统核心，硬件控制系统主要有:处理器模块;检测模块，主要包括霍尔电流检测、旋转变压器接口电路;主电路，主要由整流、软启动、滤波、制动电路，以及LPC1788及其驱动、保护、吸收电路组成;开关电源及其他模块，主要由多路DC/DC转换、直流母线电压保护、温度检测保护等电路组成。

 

　　LPC1788是基于ARM公司Cortex-M3内核的新型32位闪存微控制器，拥有三级流水线和分支预测功能，最高工作频率为72MHz，可以满足本系统处理速度和实时性的需求，有两个高性能的12位的16通道A/D转换器、两个16位专为电机驱动设计的内嵌死区控制6-PWM定时器，片上还集成有SPI、USB2.0等丰富的外设和接口。如图2所示，本系统充分利用了STM32的片上资源，利用它来接收、处理电流、位置等反馈信号，接收、处理各种出错保护信号，执行电机控制算法等。