本控制系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)的控制結(jié)構。由于采用了面向電機控制的高速DSP，無論是速度環(huán)的設計，還是電流環(huán)的實現(xiàn)，以及各種反饋信號的處理和PWM控制信號的產(chǎn)生，均采用了數(shù)字信號處理技術，用軟件實現(xiàn)硬件電路的功能，完成直流無刷電機的實時控制。

　　控制系統(tǒng)的軟件設計主要包括DSP初始化程序和電機控制程序兩部分。DSP初始化程序主要完成系統(tǒng)時鐘的設定，中斷向量的定義，I/O端口的初始化，控制寄存器的設置以及各功能模塊的初始化等；電機控制程序主要負責電機的啟動控制、速度電流雙閉環(huán)控制、系統(tǒng)監(jiān)控和故障處理等，因此電機控制程序包括啟動子程序、電流和位置檢測中斷服務子程序、速度控制子程序、電流控制子程序、PWM調(diào)制子程序以及系統(tǒng)監(jiān)控和故障處理子程序等。

　　進行各種反饋信號的檢測是構成雙閉環(huán)控制的前提。位置信號、電流信號的檢測分別由位置檢測中斷服務程序和電流檢測中斷服務程序來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速的檢測通過軟件計算間接獲得。為了提高系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。其控制環(huán)路簡圖如圖4所示。

圖4電流和速度控制環(huán)路

　　PWM調(diào)制子程序根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)子位置信號和電流信號通過事件管理器（EV）產(chǎn)生PWM調(diào)制信號。通過定時器控制寄存器TxCON中的位模式將通用定時器的計數(shù)模式設置為連續(xù)增/減計數(shù)模式以產(chǎn)生對稱的PWM波形。

　　2.4電機的啟動方案

　　由于直流無刷電機在靜止及低速運行時難以正確檢測反電勢信號，因此必須解決電機在靜止狀態(tài)下啟動的問題。以往曾有多種啟動方法，但有的要增加復雜的啟動電路，有的則要與電機特性聯(lián)系密切，，實現(xiàn)起來難度較大、且可靠性較低。

本系統(tǒng)采用三段式的方法單純利用軟件來實現(xiàn)電機啟動，將電機的啟動過程分為預定位、強制運行與同步切換三個階段。在電機靜止時，轉(zhuǎn)子的初始位置未知，需要給設定的兩相電樞繞組通以短暫的電流，使轉(zhuǎn)子磁極穩(wěn)定在這兩相繞組合成磁場的軸線上，以此作為轉(zhuǎn)子磁極初始位置（即預定位）。然后按定、轉(zhuǎn)子磁極間正確的空間相位關系使相應的功率器件導通，并以固定的時間進行模式切換，在這段時間內(nèi)反電勢幅值較小，不宜進行過零檢測。

　　3實驗結(jié)果

　　將前述控制方案應用在直流變頻空調(diào)壓縮機系統(tǒng)上進行實驗驗證，電機極對數(shù)為2，PWM載波頻率設為5kHz，最大輸出功率為2kW，調(diào)速范圍為15～～110Hz。實驗證明，該系統(tǒng)啟動平穩(wěn)，調(diào)速控制系統(tǒng)實時性好，具有良好的控制性能。圖5是無刷直流電機三相電壓的波形，圖6是無刷直流電機三相電流的波形，從波形圖中可以看出，輸出波形具有較高的質(zhì)量，從而表明該系統(tǒng)采用的控制策略和算法的可行性和和實用性。

圖5三相電壓波形

圖6三相電流波形

　　4結(jié)語

　　直流無刷電機具有效率高、功率密度大、功率因數(shù)高、體積小、控制精度高等優(yōu)點，其應用范圍非常廣泛。直流無刷電機的控制技術正在從傳統(tǒng)的有位置傳感器的閉環(huán)PID控制過渡到無位置傳感器的智能控制，其調(diào)速范圍、轉(zhuǎn)矩脈動、系統(tǒng)魯棒性等性能都在不斷提高。

　　在充分利用了TMS320LF240x的強大實時計算能力和片內(nèi)豐富的集成器件的基礎上，設計了基于DSP的無位置傳感器直流無刷電機的控制方案，并給出了控制系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構。該控制系統(tǒng)具有良好的控制性能和調(diào)速性能，可以獲得較好的動態(tài)特性和較高的穩(wěn)態(tài)精度，運行效率高，抗干擾能力強，具有較高的實際應用價值。