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便携式永磁电机系统结构设计与硬件电路设计

系统由电机本体位置传感器与控制器三部分构成。电机本体设计最突出的特点足它的大角动量设计，为保证陀螺电动机的动量矩、重量和体积满足指标要求，转子结D.动力系统:DC马达配减速机构采用外转子，选取合适的电机长径比，使陀螺电动机的角动量符合要求。由于陀螺电动机对龙井体积和重量有着严格要求，永磁磁钢采用高剩磁、高矫顽力以及具有线性退磁曲线的稀十永磁体；转子位置传感器为HALL元件，为电枢绕组提供换相逻辑信号。驱动控制器的核心足DSP和CPLD，控制算法采用分段Pl算法，用软起动和速度闭环实现陀螺电动机快速起动和高精度稳速。

3硬件电路设计

该控制系统硬件电路包括DSP主控电路、CPLD逻辑合成电路、主功率逆变电路、功率驱动电路、光耦隔离电路、保护电路、DC—DC电源变换电路和无刷圣诞灯直流电动机本体。

主控制器选用Tl公羊毛晴纶司生产的32位定点的TMS320F28 11 DSP芯片，主要负责产生驱动电机运转的六路PWM调制信号，处理由霍尔传感器送来的三个转子位置信号，对电机进行闭环调节，使系统具有较好的动、静态性能。同时通过按键实现对电机起停控制，显示电机运行或者错误信息，并控制电机的运动状态。压力开关

逻辑合成电路采用Altera公司MAX7000系列CPLD(EPM7064AE)。EPM7074AE的针对针(pin—t0—该焙烧炉创新采取带负荷烘炉方式pin)信号传送时间仅为4．5 ms，芯内最高速度达1 96．S MHz。在该控制系统中，其功能足主要用于完成各种逻辑信号的综合，将Hall传感器信号与系统保护信号和DSP输出的PWM脉冲信号进行逻辑合成后，控制功率器件的导通与关断。

主功率驱动电路采用含六个MOSFET功率管和六个快恢复二极管的三相全桥逆变器。功率开关管的调制方式采用半桥调制中的H—PWM—L—ON方式。

功率驱动电路采用驱动芯片IR21 30。IR21 30的最大优点足使用一路驱动电源输出的6路驱动信号控制6个MOSFET管的开通和关断，简化了驱动电路结构设计。而且，它内部完善的保护功能对电机进行过流保护，在母线电流大于一定值时，切断逆变器的控制信号，实行强制性关断保护。

控制器将DSP、CPLD和电源变换电路集成在一块电路板上，为了防止高、低不同等级电压和各种信号间的相互十扰，必须采用良好的隔离技术，以保证电路安全、可靠。隔离电路包括不同电压等级间的隔离和不同信号间的隔离，其中有霍尔信号的隔离、驱动信号的隔离、过压过流故障检测的隔离。

电源供电包括电机供电和芯片供电。根油污染报警据电机的隔膜泵起动电流和芯片功耗，合理选择28 V、1 5 V、5 V三种DC／DC电源模块，在保证电流够用的前提下，尽可能减小DC／DC模块的体积，给DSP、CPLD和功率驱动电路提供不同等级的直流电压。