• DSP芯片MC56F8323的直流无刷电机控制器的硬件设计
  • DSP芯片MC56F8323的直流无刷电机控制器的硬件设计

    DSP芯片MC56F8323的直流无刷电机控制器的硬件设计
     
     
      随着电力电子技术,新的永磁材料以及具有快速运算能力的DSP的发展,直流无刷电机应用日益普及,广泛应用在伺服系统、数控机床、电动车辆和家用电器各领域,成为现代伺服技术的主方向。
     
      本文的主要内容是基DSP芯片MC56F8323的直流无刷电机控制器的硬件设计。
     
      MC56F8323是FREESCALE半导体公司56800E系列的一款DSP芯片,内置FLASH,在核心频率为60MHz下运算速度可达到60MIPS。它所提供的大部分指令均为单机器周期指令,且指令使用灵活、方便,具备进行复杂计算的能力;3.3V供电,兼容5V输入;最多可达27个通用I/O口,且每一个I/O口均可配置为中断输入和配置为集电极开路输出,增大驱动负载能力。
      这款DSP芯片是专门面向运动控制应用的数字信号处理器,其上包括了电机控制所需要的主要功能模块,如六路PWM模块、正交编码模块、AD模数转换模块、与外界通信的SPI、SCI和CAN现场总线模块。因此只需很少的系统元件就可以组成一个完整的伺服系统。
      
      由DSP内置的PWM模块产生六路PWM信号直接输入IPM模块,驱动电机。在控制算法中需要电机运行时的相电流,由两个电流传感器将电流信号转换为电压信号输入DSP内置的AD模块,该AD模块有两个独立的转换器,可以保证采集到的相电流是同时的。人机接口通过DSP内置的SCI、SPI和CAN现场总线模块完成对电机各种参数的设定,同时监视电机的运行状况。
     
      在直流无刷电机控制系统中,为了得到较好的控制性能,很多的控制算法如矢量控制等都需要知道电机定子的三相相电流。
      电流环主要是完成DSP对电机相电流的检测,只需要采集两相的电流根据KCL电流定理就可以知道三相的电流了。所采用电流传感器为LEM公司的LTS6-NP,其为霍尔型电流传感器,采用单极供电,具有出色的精度、良好的线性度、低温漂和反应时间快等特点,测量范围灵活,可配置为从-3A~+3A、-6A~+6A和-19.2A~+19.2A,非常适用于电机的电流检测。以最后一种配置为例。
     
      MC56F8323内部带有正交编码模块,从编码器输出的正交信号输入DSP的PHASEA脚和PHASEB脚,内部的正交编码模块将信号进行四倍频,再由位置计数器计数从而可以确定转子的速度和位置。如果PHASEA信号的相位领先于PHASEB信号,那么运动方向为正向,落后则为负向。其正交信号检测时序如图4所示。
     
      MC56F8323正交编码模块具有如下特点:PHASEA和PHASEB的输入信号首先必须通过一个干扰信号滤波器,该滤波器可以数字延时,可以滤除毛刺,保证只有真正的信号才进行计数。
     

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