依托新型式共轨线形电机的零方位感应器扼制程序

系统功能结构在

TI 公司的 TMS320C2000 系列 DSP 中，F2812 是专门为电机控制开发

的一款

DSP 芯片。它采用 32 位定点处理器，处理速度达到每秒 150M 条。F2812 采用哈佛总

线结构，利用多总线在存储器、外围模块和

CPU 之间转换数据。这种多总线结构使得它可以

在一个周期内并行完成取指令、读数据和写数据；同时采用了指令流水线技术，保证信号处
理 的 快 速 性 和 实 时 性 。

F2812 芯 片 的 内 部 集 成 了 诸 多 寄 存 器 ， 包 括 128K×16 位

FLASH 、 18K×16 位 SRAM 、 4K×16 位 BootROM 和 1K×16 位 OTPROM. 其 中
FLASH、OTPROM 和 8K×16 位 SRAM 受密码保护，保护用户程序。
　　芯片内集成的外围模块非常丰富，包括看门狗电路，

2×8 通道 12 位的 ADC 模块，16

通道的

PWM 输出，多达 56 个独立的、可编程的 GPIO 口，3 个带有 6 种模式的通用目的定

时器，

3 个可配置死区的比较器，3 个单端比较单元，4 个捕捉单元。

　　同时还集成有多种串行接口：完全符合

RS2232 标准的双通道串行接口，CAN 总线模

块，

McBSP 接口和 SPI 接口。这些硬件资源使得它完全能够满足电机实时控制的需要<4>.示

出了

F2812 的功能结构框图。

　　

F2812 功能结构框。2A/D 转换模块 A/D 转换器是 DSP 的关键设备，它将模拟信号转换

成数字信号，其采样得到的信号的精度直接影响信号处理的结果。

TMS320F2812 片上有 1

个

12 位 A/D 转换器，其前端为 2 个 8 选 1 多路切换器和 2 路同时采样/保持器，构成 16 个

模拟输入通道，并将各模拟通道的转换结果顺序存入

16 个结果寄存器中。F2812 的 A/D 转

换模块既可以构成两组独立的

8 通道输入，也可以级联成 1 组 16 通道输入。虽然 ADC 模块

含有多个输入通道和

2 个排序器，但是转换器只有 1 个。ADC 转换模块如所示，其特点如

下：（

1）带 2 个 8 选 1 多路切换器和双采样/保持器的 12 位的 ADC，共有 16 个模拟输入

通道；（

2）模拟量输入范围 0～3.0V；（3）转换率，在 25MHz 的 ADC 时钟——下转—

—换时间为 80ns；（4）自动排序功能可以提供一次触发顺序转换 16 通道模拟输入，每次
转换能够编程选择

16 通道的任何 1 个；（5）排序可以选择 2 个独立的 8 通道排序或者是 1

个大的

16 通道排序；（6）转换结果存贮在 16 个结果寄存器中；（7）转换结果=4095×

（输入的模拟信号

-ADCLO）/3；（8）有软件启动、EVA 和 EVB 多种 A/D 触发方式；

（

9）灵活中断方式，可以在每次转换结束或每隔一次转换结束触发中断。

　　由于电机刚起动时，速度很慢，反电动势很小，几乎无法用式（

5）、（6）式计算 α、β

轴磁链，因此需要霍尔传感器来确定初始位置处在哪一个

60°相区<6>.如所示，霍尔传感器

的

3 路信号 H1、H2、H3 的不同值组合表示不同的相区。其对应关系如所示：霍尔传感器信号

霍尔信号与相区对应关系

H1H2H2 所处相区 1010°～60°10060°～120°110120°～180°2.2 系

统硬件架构是无位置传感器控制系统框图。电压和电流传感器获取

PMSLM 的三相电压和二

相电流信号，经过电平抬升电路将交流信号转换成

0～3V 的直流电压信号（A/D 转换器的

输入范围为

0～3V），并经过低通滤波器去除高频信号，最后送入 A/D 转换器。霍尔传感器

的信号由有正交编码捕获单元

QEP 获取。中央处理单元将获取的电压、电流信号及霍尔传感

器信号按

2.1 节中所述方法进行运算，得到电机动子的位置信号。

　　这个位置信号反馈给系统电流控制器，产生逆变器

IGBT 开关信号，从而实现 PMSLM

的无位置传感器运行。

A/D 转换模块采样电压、电流信号。

　　结语

TMS320F2812 以其高速的工作频率，丰富的片上外设，充分满足了 PMSLM 无位

置传感器实时控制的需要，解决了传统位置传感器带来的弊端。在无位置传感器位置估算方
法的基础上，提出了用

TMS320F2812DSP 实现该控制系统的硬件架构以及软件流程，为本

课题实现基于

DSP 的 PMSLM 无位置传感器控制系统奠定了基础。