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基于TMS320F2812的电动汽车驱动系统设计 姓名 陈 逸 武 学号 11226214 班级 自动化三班 指导老师 王 坚 完成日期 2014/5/20

杭州电子科技大学自动化学院DSP课程期末论文 目录

第一章 引言........................................1

第二章 驱动系统的硬件设计..........................2 2.1 控制电路设计...................................2 2.2 功率主回路的设计...............................2 2.3 滤波整形电路设计...............................3 第三章 系统的控制策略..............................4 3.1速度计算和调节.................................4 3.2电流计算和调节.................................4 第四章 系统的软件设计..............................5 笫五章 实验结果与结论..............................6 致谢...............................................7

参考文献...........................................8

附录 tms320f2812引脚图............................9

杭州电子科技大学自动化学院DSP课程期末论文 摘要

针对当前电动车运行效率低，稳定性差的特点，提出了新型电动汽车驱动系统的设计方法。系统以高性能DSP 芯片TMS320F2812作为控制核心，通过传感器实时采集相电流和转子转速信号，从而实现模糊正比例算法的双闭环控制。实验 结果表明，该系统具有性能好、结构简单、可靠性高等特点。 关键词：电动汽车；无刷电机；驱动；双闭环控制 杭州电子科技大学自动化学院DSP课程期末论文

Abstract

In view of the current characteristics of the development of electric vehicles，anew type of small and medium-sized electric vehicle drive system is designed.Ahigh-performance DSP chip TMS320F2812 is used as control core，through thereal-time sampling of the phase current and rotor speed signal by sensor，the double-loop control

is achieved. The experimental results show that the system has a high-performance，simple structure，high reliability.

Keywords：electricvehicle；brushless motor；drive；double closed-loop control 杭州电子科技大学自动化学院DSP课程期末论文 1引言

电动汽车具有无污染，噪声低等优点，而传统中小型电动车控制器多采用基于有刷直流电机的控制系统，该系统属于机械换向，运行效率低。为此设计了一种基于无刷直流电机的控制系统，整个系统的主控芯片为TMS320F2812型DSP，并针对无刷直流 电动机非线性、 强耦合、多变量以及传统控制方法难以进行优良控制的特点，采用了双闭环控制，以使系统更加稳定可靠[1]

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杭州电子科技大学自动化学院DSP课程期末论文 2驱动系统的硬件设计

系统中的DSP根据外设输入模拟和数字信号确定电机的运行状态和转动速度，通过改变PWM波的占空比和功率管的导通顺序，达到控制电机的目的。并采集安装在电机电枢上的霍尔位置传感器发出的信号，对电机进行实时位置检测和速度计算。系统硬件框图如图1所示。

系统框图—图1 2.1控制电路设计

系统以TMS320F2812作为整个电动汽车驱动 系统的核心。TMS320F2812为32位定点DSP控制器，是目前数字控制器领域中最先进的处理器之一，采样频率高达150MHz，大大提高了控制精度和芯片处理能力，其丰富的外设接口非常适用于运动控制领域[2]。 在系统中设置DSP上的EVA为通用定时器工作方式，EVB为捕获工作方式。首先采集脚踏板信 号，脚踏板类似于0～5kΩ的电阻器， 将电瓶电压分压后输入DSP的A/D采集口，将采集到的电压与预先设置的最大转速对应电压相比后，即可确定给定电机转速。当实际转速与给定转速存在偏差时，通过模糊正比例算法直接改变比较寄存器的值以改变输出PWM占空比，从而调

节无刷电机的速度。为了实现无噪声操作，减少电瓶的损耗，PWM采用高频设计，根据工业标准设为20kHz。 在控制三相电机时，转子位置信号的获取十分关键。设计中考虑实际，选择了技术更加成的熟霍尔位置传感器。将相位差为120°的霍尔传感器安装在电机电枢上，通过DSP捕获口捕捉霍尔元件发出的高速脉冲信号，实现转子的转动位置检测[3]

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杭州电子科技大学自动化学院DSP课程期末论文

功率主回路—图2 2.2功率主回路的设计

采用由6只功率MOSFET场效应管组成的三相全控桥作为功率变换元件，任意时刻有两相绕组导通，第三相绕组处于悬空状态。功率管有6种触发状态，每次只有两只管子导通，每隔60°电角度换相一次，每次换相一个功率管，每一个功率管导通120°电角度。功率主回路如图2所示。 由于DSP属于低功耗处理器，输出的PWM信号驱动能力较弱，无法直接驱动MOSFET。采用上散热片，起到散热保护作用. A口,以便能及时关闭PWM波输出并使电机停止运转。 2.3 滤波整形电路设计

在实际应用中，霍尔位置传感器输出的电机位置信号往往抖动很大，需经过滤波整形再输入到 DSP捕获口。 具体电路如图3所示。设计中所用霍尔传感器输出的位置信号为5VTTL电平，因此信号须经过5～3.3V电压转换再输入到DSP口。

霍尔电路图—图