东莞环球马达有限公司

控制系统实验平台如图1所示，实验平台上用到的设备如表1所示。

针对以上平台照片，以及对无刷直流马达控制系统的分析，对应设计出图2所示的简要控制框图。

一、系统主电路的设计

无刷直流马达的功率变换器选用三相全桥逆变器，见图电压型逆变器和无刷直流马达等效电路模型，从等效电路图上可知，逆变器一共需要6个功率开关管。在器件的选型上主要需要考虑器件的耐压值以及过流值能否满足电路参数的要求，在本文所做的实验中，东莞环球马达的额定电压为300V，此电压也是经过整流滤波后加到功率变换器桥臂两端的电压，由于每个桥臂只能有一个开关管导通，所以每个开关管都要能承受300V的母线电压，考虑到安全问题，一般选取耐压值为峰值电压两到三倍的开关管，对于过流问题，无刷直流马达运行时可流过的最大电流为1.9A，在选用开关管的时候也应考虑到马达会出现过载过流的情况，所以要选额定电流为系统最大电流的1.5倍到2倍的开关管。结合以上要求，在此选用的是FQA11N90C型号的MOS管，其耐压可达到900V以上，额定电流为4A，完全满足实验系统的要求。

在选定完开关管之后，接下来应该考虑的是辅助电路的设计，实际的电路并不像原理电路图那样简单，需要考虑开关损耗、电路的安全性等问题，所以在原电路的基础上加上了RCD缓冲电路，每个开关管都并联一个RCD缓冲电路，这样既抑制了开关管的du/dt和di/dt，又降低了开关损耗。图3是实验用的三相全桥主电路图，图中在MOS管栅、源两级间加的电阻是为了消耗电荷积累，防止出现过压损坏开关管的情况。

二、电流采样电路的设计

电流采样最常用也是最简单的一种方法是串电阻检测法，在需要采样电流的线路上串联一个对整体电路影响很小的已知阻值的电阻，然后通过测得电阻两端的电压值，再除以小电阻的阻值，最后得到该线路上的电流值。但考虑到本文所用的实验平台需要将采样得到的电流信号输入到DSP内部，为了防止外部电压信号对DSP产生干扰，中间还需要经过光电隔离才能输入到DSP中，这样使得电路变得复杂。

由于电流霍尔传感器既可以完成电流采样，本身还具备隔离作用，所以本实验采用电流霍尔对东莞马达厂无刷直流马达相电流进行采样处理。考虑到DSP的AD口输入电压范围为0到3V，马达额定电流为1.5A，最终选用的是LEM公司生产的LA-28NP电流传感器，该电流传感器的匝数比为1000：5。即输入1A电流，经过电流霍尔后得到的电流为5mA，由于输入到DSP中的信号必须为电压信号，所以5mA的电流还需经过200Q的电阻转变为IV的电压信号。除此之外还需考虑的是，环球马达电流有正有负，经过电流霍尔后转变成的电压信号同样有正有负，而负的电压信号不能进入到DSP内部，所以在电流霍尔与DSP之间需要添加运算放大器用来抬升电压，保证输入到DSP内部的电压信号均为正值。电流采样电路图如图4所示。

三、驱动模块的设计

DSP芯片本身具有PWM输出驱动能力，但由于DSP输出的为控制信号，电压级别较低导致驱动能力较弱，并且如果直接用来驱动开关管，DSP芯片较容易受到来自主电路信号的干扰，会影响DSP内部工作的正常进行，所以本实验单独设计了驱动模块来产生驱动信号驱动主电路六个功率开关管。驱动电路如图5所示。

经由DSP输出的PWM控制信号需经过隔离放大后才能用来驱动开关管，实验中所用的光耦芯片为：HCPL3120。该光耦芯片需要24V的固定电源供电，所以需准备相应的直流电源，并且在电源与光耦芯片之间需要加入稳压芯片进行稳压隔离，稳压芯片选用的是B2424S芯片，24V的电源经稳压隔离芯片的Vin口输入，经V。口输出，输出为稳定的24V直流电压，接到HCPL3120的VCC口。0口输出电压为0，作为光耦芯片接地。稳压管D1的稳压值为8V，GND1经稳压二极管后抬升为8V，也就是CAT端的电压为8V。

如想了解更多关于东莞环球马达的信息，可关注网站：http://www.gdmotorcn.com  联系电话：0769-26266341  李先生

联系电话：0769-26266341/ 0769-22287019    联系手机：13827265823 / 13825759688

联系人：李先生                            联系QQ：2858083868/187252656

联系地址：东莞市麻涌镇麻涌大道新基路段2号