摘要：本文在详细介绍了基于DSP（TMS320F2812）和专用控制集成芯片（MC33035）的基础上,综合运用了PID算法和滤波算法对无刷直流电机调速系统进行了研究，并给出了该控制系统的实际硬件电路设计和软件控制策略。实验结果表明,本控制系统运行稳定、控制算法合理、控制精度高,有着很强的应用推广价值。

    关键词:无刷直流电机,DSP,TMS320F2812,MC33035

    引言

    无刷直流电动机从上世纪70年代末开始引起了从事电机及驱动系统学者的重视。电机的驱动控制结构有很多形式，近年来国外学者多集中于对直流电机的转矩波动及其控制问题上进行研究。以单片机为核心组成的数字控制电路调速控制能力强，但只能实现系统的外环数字控制，而DSP则可以实现全数字化的控制。

    TMS320C28x系列是TI公司最新推出的32位定点DSP芯片，它既具有数字信号处理能力，又具有强大的时间管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于大批量数据处理的测控场合[1]。

    在无刷直流机速度控制系统中，为使调试者实时了解系统的运行信息，需实时采集电机转速、电枢电流等信息，并进行数据分析和加工处理[2]。控制过程复杂，控制算法计算量较大，因此本系统选择了数据处理能力较强的DSP芯片TMS320F2812作为控制核心，再结合MC33035专用控制集成芯片，设计并制作了一个无刷直流电机调速器。

    1 系统结构

    本系统针对的是高速无刷直流电机，原则上本系统对电机转速的上限没有限定，实验时使用的电机最高转速为5万转，电机功率为5kw。

    系统设计时为方便用户操作设计了通信和JOG（手动）两种模式。通信模式使用户在电脑前就可以方便地对电机进行操作，设置电机的最高转速、加速度以及显示电机当前的实际转速等;而在没有电脑时，用户也可以通过JOG模式对电机进行键盘操作，用以设定电机的转速。

    资助基金：国家自然科学基金（70271001）

    本系统设计控制的无刷直流电机采用霍尔元件作为位置反馈机制，从反馈的脉冲信号中获得位置信息和转速情况。控制核心DSP根据采集到的实际转速，修正控制转速，实现系统对电机转速的闭环控制。此外，系统从电机的驱动器件IGBT处获得电流信息。通过综合这三个信息，使得整个电机调速系统安全、稳定、可靠地工作。

    2 系统硬件设计

    各部分之间信号线的连接通过光耦隔离，光耦两端连接如图3所示。这里采用的光耦是TLP521，它的隔离电压是2500V。在本系统中，驱动部分的最高电压是300V，2500V可以保证系统工作的绝对安全。图3中光耦是按正逻辑连接的，即输入1，输出也是1。除TLP521外，在通信线的连接处使用了几颗高速光耦6N127。

    2.1控制部分

    控制部分的核心器件是TMS320F2812，制作时使用了一块ICETEK-2812-B板（带有2812的DSP开发板），除带DSP外，还有一颗电源管理芯片，将外接5V转为3.3V为系统供电。