基于DSP的网络化无刷直流电动机控制系统

4 系统保护电路

在无刷直流电动机控制系统中，保护电路占据着很重要的地位，主要作用是保护控制系统的核心部件DSP免受高电压、过电流冲击，同时也保护电机的驱动电路免受损坏。整个系统的保护电路主要由三部分组成：电路隔离电路、信号隔离电路、驱动保护电路。

电路隔离电路选用内部带有隔离变压器的电压模块，把电机驱动电压控制部分的电压隔离开，分成两套供电系统：5V供电系统和24V供电系统。这样当驱动电路部分发生异常情况时，不会从电源部分影响到控制电路，实现控制电路的保护作用。

信号隔离电路主要是把控制电路和驱动电路之间的控制和驱动信号通过光电隔离器进行信号隔离，实现不同电压之间的信号传输。由于本系统中的PWM脉冲信号的输出频率比较高，为了避免信号损失和失真，这里采用6N137光电隔离器。

系统的驱动电路保护作用主要是由IR2130驱动器来实现的。IR2130驱动器保护电路主要有两部分：自保护电路和过电流欠电压保护电路。

自保护电路如图5所示。外围电路中的参考地运算放大器通过引脚VsO的设定值与流入CA-引脚的电流在反馈电阻上产生的电压相比较，如果超出设定或调整的VsO参考值，IR2130驱动器的内部电流保护电路启动关断输出通道，实现电流保护的作用。IR2130芯片内部也有硬件保护电路。如果负载或驱动电路出现过电流或欠电压的情况，IR2130驱动器的FAULT引脚会输出制动信号，通常这个输出信号接到DSP的PDPINT引脚上，拉低PDPINT引脚的输入电平，关断DSP的所有输出并置为高阻状态，实现整个控制电路的保护作用。
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5 网络化接口设计原理

为了适应网络发展的要求，必然要求微处理器控制设备提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足，而新一代的微处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP/IP协议外，有的还支持USB、CAN、BLUETOOTH等通信接口，同时也提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。

通过网络控制无刷直流电动机的运行可以说是该控制系统的一个特色。通常是无刷直流电动机的控制系统都是单机控制或采用双控制器进行控制，很少通过网络来控制。本控制系统采用RS485通讯接口进行网络化数据传输。主要的网络传输示意图如图6所示。上位机或PC机为每个控制模块软件分配地址，发送数据给每个模块，而主机在发送数据时主要是通过分配给每个模块的地址识别发送对象。网络系统上电后，在进行网络初始化之前，除了主机的组地址和地址可以确定外，所有驱动器模块组地址和地址都是0xFF，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>表示该驱动器模块只在0xFF这个全体组内，且地址没有初始化。由硬件的连接方式决定，此时网络的下一个驱动器模块处于等待网络初始化指令状态，主机应当发送一个地址分配指令对该驱动器模块进行地址分配。一旦该驱动器模块地址分配成功，它便通过硬件向下一个驱动器模块传递信息，表示自身已经分配完毕。然后主机的下一个地址分配指令将作用于下一个驱动器模块。这个过程将一直持续下去，直到主机在发送地址分配指令后收到分配成功的反馈信息为止，此时表示没有需要分配的驱动器模块了。至此网络初始化完毕。在网络已经建立好的情况下，主机可以通过发送网络复位指令，使所有驱动器模块复位为刚上电的状态，然后再次进行初始化，即提供了网络“热”重建能力。

无刷直流电机配以高性能高速实时数字控制器构成的调速装置，整个系统控制相对简单、成本低、转速平衡、噪音低，特别适合在家用电器产品中应用。同时，也可推广到其它工业应用领域，如机床、机器人和电梯驱动等。