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TMS320F241在混合动力汽车电机控制中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:一种专用于电机控制且内嵌CAN模块的DSP芯片TMS320F241的主要特点。根据混合动力汽车(HEV)永磁无刷直流电机控制方案,提出了用DSP芯片实现电机控制的策略,并简要地介绍了TMS320F241的外围设计和CAN编程。
  关键词:TMS320F241混合动力汽车CAN总线无刷直流电机
  
  随着城市环境污染问题的日益严重,汽车尾气的控制越来越受到人们的重视,很多国家都开展了电动汽车的研究。但是电动汽车存在续驶里程短、动力性能差等弱点,加之成本太高,目前还无法大批量投入市场。为了兼顾传统燃油汽车和电动汽车的优点,国内外都开始进行混合动力汽车的研究。
  
  由于混合动力汽车有两套驱动系统,驱动系统与整车控制单元(VCU)之间的信息交换与协调就显得尤其重要。CAN(ControllerAreaNetwork)总线即控制器局域网络,是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,属于现场总线的范畴,具有实时性强、可靠性高、抗干扰性强、结构简单、操作性好、价格低廉等特点,因此被广泛用于工业控制中。
  
  TMS320X24X是TI公司专为数字电机控制而设计的系列芯片。而TMS320F241与同系列的TMS320C240或TMS320F240相比,除了具有后者的基本功能之外,还内嵌了CAN模块,因此很适合混合动力汽车电机驱动系统的控制。
  
  1TMS320F241的主要特点
  
  与TMS320X240相比,TMS320F241除了多出一个CAN模块之外,还具有以下不同之处:
  
  ·TMS320X240具有双10位A/D转换器,16个输入通道,转换时间为6μs;而TMS320F241则只有一个10位A/D转换器,8个输入通道,转换时间为1μs。
  
  ·TMS320X240的事件管理器中有3个定时/计数器、4个捕获单元和9路PWM输出(6个FullPWM和3个SimplePWM);而TMS320F241的事件管理器中只有2个定时/计数器、3个捕获单元和6路PWM输出(6个FullPWM),计数器的计数方式也少了单上升沿和单上升/下降沿两种模式。
  
  TMS320F241具有8K片内Flash,没有扩展RAM接口,调试起来不是很方便。但可以用同系列的TMS320F243EVM板进行调试,程序几乎不同修改就能移植到TMS320F241芯片内运行。
  
  2无刷直流电机控制系统方案
  
  图1为电机系统控制框图,采用转换和电流双闭环控制。
  
  转子位置由霍尔元件检测,是3个相差120度(电角度)、脉宽为180度(电角度)的重叠信号。由转子位置可得出转速,进而得到电流的计算值;而由电流传感器可以检测到实际的电流,根据电流给定值与实际值两者的差值调节PWM信号的占空比,并根据当前转子位置触发相应的功率开关器件,从而达到控制电机转速的目的。
  
  逆变器采用IPM智能功率模块,它内含功率开关器件和驱动电路以及过程电压、过电流等检测电路,其中的开关器件为IGBT。
  
  电机控制策略中各功能模块(包括ASR、ACR、PWM、换流逻辑和转速计算)都由TMS320F241芯片实现。
  

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