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摘要：无刷直流电机的工作效率是决定了电机运作效能的关键指标和硬性标准，现今设计并研究基于DSP数字信号处理器的无刷直流电机控制系统，为提升无刷直流电机的工作性能以及降低生产成本努力。
关键词：无刷直流电机；控制系统；DSP
前言
本文分析了基于DSP的无刷直流电机的工作原理，并对其控制系统系统展开研究，提出了DSP配置下无刷直流电机控制的上位机和下位机设计。
1.基于DSP的无刷直流电机工作原理
1.1基于DSP的无刷直流电机主体
基于DSP的无刷直流电机主体由静止部分和动作部分两部分组成，其中包括定子和转子。从基于DSP的无刷直流电机的静止部分分析可知其内部包含了定子的绕组和铁芯两部分构成了电机定子。定子绕组在电机驱动过程中产生电动势并形成电磁场，驱使无刷直流电机的转子部分发生运作，从而形成动力。在定子传递动力到转子后转子开始旋转，电机内部由于转子的旋转产生磁场。对转子分析可知其由永磁体、导磁体等支撑件共同组建而成。
1.2基于DSP的无刷直流电机转子位置传感器
基于DSP的无刷直流电机的转子内部还设有帮助转子工作以及协助电机运行的传感器。一般的转子传感器效果没有基于DSP的无刷直流电机的转子位置传感器灵敏，因为基于DSP的无刷直流电机的转子位置传感器能够给帮助无刷电机判断转子的磁极位置，精确地锁定转子的位置并将信息反馈到无刷电机，实现开关电路换相。基于DSP的无刷直流电机的转子位置传感器包括静止和转动两部分，转子位置传感器效果好传递信息速度更快，帮助电机在短时间内完成换相。
1.3基于DSP的无刷直流电机电子开关电路
基于DSP的无刷直流电机的电子开关电路由三大模块组成，包括功率管、驱动电路以及信号处理部件。驱动电路和信号处理部件能帮助基于DSP的无刷直流电机内部传感器完成电机通电时间以及绕组顺序的处理，是无刷电机完成无接触换向的重要基础部件。同时基于DSP的无刷直流电机的电子开关电路还能将转子在实际工作过程中的运行状态以及运行位置传输到传感器内，待传感器完成信号解调后放大功率并触发功率管，完成电枢绕组信号输出的同时帮助电机完成导通工作保持稳定运行。
2.控制系统系统研究
2.1控制系统硬件构成
整个无刷电机的控制系统的硬件由四大区域硬件板块契合而成。最核心的区域就是系统控制的硬件集成电路模块，基于DSP的无刷电机硬件部分采用触控式的一体机器作为上位机，帮助控制人员实现人机规划，而无刷直流电机能在数据信息完成后将传输命令传递到系统内部，让无刷电机能实时对系统内的数据进行分析和完成终端命令，而下位机采用的是DSP芯片，在短时间内完成控制信号的输出并将指令以PWM的形式传输到电机内部，实现电机的启动和转速的控制[1]。
另一个基于DSP的无刷直流电机内部重要的硬件是功率变换零件。基于DSP的无刷直流电机功率变换零件采用场效应对电机内部的运行进行控制，其中包含了DSP芯片，在功率变换中安装DSP芯片能记录电机的实际转速以及运行信息，同时对上位机中设定好的速度进行调整和适配，帮助无刷电机实现闭环控制。此外还有MC集成控制芯片能对DSP芯片发出的指令进行筛选，挑选出适合控制电机转速以及调整电机转向的控制信号。
2.2控制系统控制部分设计
无刷电机控制部分的设计要从无刷电机的硬件着手，包括对其上位机工作状态以及实际运行状况进行合理分析和整理。
无刷电机的控制系统能处理上位机的控制信号以及对传感器反馈出来的信号进行辨识处理，在对信号处理后使用光电隔离方法，将信息信号送达无刷电机的系统驱动单元，实现驱动电机的转动和功率变换。DSP主控板能用于直流电机的控制，帮助无刷直流电机实现运动控制和数字化整合，而在基于DSP的无刷直流电机的内部安装的DSP芯片是控制电路的中枢，该芯片能配合电机的外围电路工作，在外围电路中包含了无刷电机的电源转换电路，仿真线路以及时钟复位电路，此外电路细分还包括了上位机通信电路以及储存器的扩展电路。
2.3控制系统驱动部分设计
DSP无刷电机的控制系统驱动工作主要是利用芯片的作用，在综合芯片的智能支持下主要完成无刷电机的驱动，驱动过程使用的集成控制芯片是MC综合芯片，它能帮助电机接受传感器发出霍尔位置并对位置信号进行处理，精确定位无刷直流电机的转子位置并帮助系统实现驱动时序的输入和输出，便于基于DSP的无刷直流电机实现对功率管的开关控制和运行管理。
同时集成控制芯片还能帮助DSP芯片接受来主控制板电路的控制信号和信息，实现多维度信号处理。此外，DSP无刷电机驱动部分功能十分强大，对电机的转速、功率以及信号转变等实行驱动。无刷电机采用的功率驱动部分是由IR公司生产研发的新一代功率逆变器，在MC芯片实现信号处理和换相后转发到IR功率驱动电路中实现三相功率逆变。
2.4控制系统检测部分设计
无刷直流电机检测部分是整个电机驱动运作的终端环节，控制系统的检测部分设计较为简单，基于DSP的无刷直流电机检测设计中主要对定子电流，转子的实际位置以及转子转速进行检测。在无刷电机的三相控制电路中使用采样电阻高效检测。采样电阻是专门用于无刷电机控制系统检测的功能性信息收集电阻，能实现控制系统的精确检测和准确定位，帮助控制系统完成检测和核对工作，包括MC芯片控制系统内部的转子运作，译码器状态更新等任务。采样电阻对无刷直流电机内部的三个转子位置进行定位后将运行信息发送到检测系统内供无刷直流电机检测人员参考和检测[2]。
3.基于DSP无刷直流电机控制系统设计
3.1上位机设计
基于DSP的无刷直流电机的上位机设计需要在上位机启动人机监控操作后开始串口通讯设置，通过串口设置建立下位机的联机与通讯，保证能顺利进入监控界面。随后开始运行监控系统并对无刷电机的监控进行控制调试，包括对调试命令、控制终端以及芯片的控制器进行交互，实现基于DSP的无刷直流电机的参数修正。同时根据上位机程序的DSP转速绘制出动态曲线，保证监控界面的正常运作和顺利完成。一般上位机都使用C语言作为程序开发的语言工具，通过C语言对电机实现实时动态监控以及操作，调取电机的转速以及运行参数，保证在操作者进行操作后能顺利接受指令并完成任务。
3.2下位机设计
下位机想要实现与上位机DSP控制器的通信必需将转速设定值以及转向信号、启停信号等通过数据传输线传送给DSP控制器，DSP控制器再将电机的实时状态信号传送到上位机。DSP控制系统下位机软件是采用模块化的程序思想进行设计，再根据系统功能需求建立一定的基础通信联系，包括DSP控制器的信息传输。DSP无刷电机上位机要将物理参数，如：转速等转化成电信号，再根据数据传输到下位机的DSP控制器内部，完成控制器的操作。下位机中的DSP控制器会将追踪无刷直流电机的实时动态并定期更新，在监控过程中对电机模板进行分区，完成定位追踪和格式设计，同时在存储区域实现划区分盘，根据无刷电机日常使用需求和用户习惯，将内部储存模块划分成彼此不受影响的独立操作空间，提升无刷电机的使用便捷性和流畅度。在设计过程中下位机包括主程序、初始化程序、中断服务程序以及转速检测程序，根据程序内容不同完成相应的程序操作。
4.结语
综上所述，DSP帮助无刷电机实现控制系统设计和运行的同时，解决了无刷电机效率低下以及运行功能短缺的问题，基于DSP的操作平台完善无刷电机的升级和改造。
参考文献：
[1]刘崇俊.基于DSP无刷直流电机控制器电磁干扰仿真研究[J].电子技术与软件工程，2020（02）：113-115.
[2]一种检测直流无刷电机转子位置的角位移传感器及方法[J].传感器世界，2019，25（12）：49.