传统的直流电机具有运转功率高、调速功能好等许多长处因此在工业传动中占有着重要的方位，但其自身固有的机械换相器和电刷导致了电机容量有限、噪音大、简单发生火花和可靠性差等缺陷。跟着核算机技术和微电子技术的开展，无刷直流电动机用方位传感器和电子换相器替代了有刷直流电动机的电刷和机械换向器，一起很好的坚持了传统直流电机的长处且具有比有刷直流电机更高的运转功率。因此直流无刷电机一经发生就在工业生产中取得了广泛的使用，尤其在节能减排已成为年代主题的今日，无刷直流电机高功率的特色更显现了其巨大的使用价值。
1 全数字双闭环直流调速体系简介
在稳态的情况下，直流电动机只是选用单闭环转速PI调理就能够在确保直流调速十分体系安稳的前提下完成转速没有静差，即输出彻底跟从输入。但在快速起制动、抗搅扰能力强等操控体系对动态功能要求较高时，因电动机在单闭环体系中电流和转矩的动态进程不能得到及时有用的操控，因此需在操控体系中设置一个电流调理环用于调理电流。所以操控体系中有转速调理环、电流调理环两个调理环，且这两个调理环之间实施嵌套衔接。图1及图2分别为模仿操控与全数字操控下双闭环操控体系的结构框图和双闭环直流调速体系结构框图。
2 操控体系全体构成
全数字双闭环无刷直流电动机操控体系主要由ARM嵌入式处理器、LCD触摸屏、光电耦合电路、驱动电路、逆变电路、电流检测电路、直流无刷电机方位信号检测环节以及操控电路组成。
本规划中的ARM处理器为其内核为Atmel公司的ARM9系列32位CPU AT91SAM9261S，它选用5级整数流水线，主频最高可达300MIPS，支撑Windows CE、Linux、Palm OS等多种干流嵌入式操作体系，在工业操控、检测设备和仪器仪表等需求高速数字信号处理的场合运用十分广泛。
无刷直流电机操控体系全体框图如图3所示。当体系处在运转状况时，经过电阻给定转速信号，并经触摸屏实时显现及P、I参数设定，宣布运转指令(如起动、正转、制动)。依据霍尔传感器检测到的电机方位信号操控换相，并核算电动机的转速来改动操控器的输出信号，然后调整电机的运转状况。电流检测环节主要是完成转速、电流双闭环操控和过流维护，从外部检测到的电流信号经过采样后，经扩大、滤波送到A/D转化器进行模数转化，操控单元依据检测到的电流巨细来调整电流调理器的输出。当呈现过流毛病时，电流检测电路会宣布毛病指示信号，送入ARM处理器进行处理。
3 硬件各模块规划
3.1 光耦阻隔电路
操控信号一般为10～20 kHz左右的PWM波，为了削减电磁搅扰对ARM处理器的影响，需选用高速光耦进行阻隔、整形和电平转化。本规划选用6N137光耦，开关时间最大75 ns，光耦阻隔电路如图4所示。
3.2 逆变电路
功率逆变电路选用三相星形全桥逆变电路，如图5所示。由6只IRF530N MOOSFET构成三相逆变桥，其间每只MOSFET功率管两头反并联一只二极管，用于续流和缓冲。低侧三只MOSFET管并联后串接一个小电阻Rs用作电流采样。
3.3 方位及速度检测
本规划中直流无刷电机方位信号的检测选用霍尔方位传感器，即无刷直流电动机自带的方位传感器，其输出侧一般选用漏极开路，所以必须在它的输出上接上相应的上拉电阻。
依据式1核算出两次换相距离期间的均匀角速度，然后在软件程序中换算成r/min，或直接依据△t核算出多少r/min。
△t一般较小，能够经过采样对PWM波计数的办法来确认△t。
3.4 电流检测与维护电路
电流检测与维护电路如图6所示。IR2130带有电流电流扩大器和过流输入维护环节，能够对电流收集信号进行扩大。当过电流发生时，送到过电流检测引脚的电压高于0.5 V，此刻R2130内部的过电流比较器敏捷翻转，逻辑毛病处理单元输出低电平，六路输入信号被锁存，
管脚输出毛病指示，毛病时输出为低电平，六路输出驱动信号全为低电平，功率管进入全关断状况，使器材得到维护。欠压维护的作业进程与过流维护的作业进程相似。
4 操控体系软件规划
电机换相操控程序砑有2种规划办法，电机转速不高和电机转速较高。当电机转速不高时，换相周期较长，PWM周期远高于电机换相周期，这样可在每一个PWM周期对霍尔信号输入进行查询，判别是否需求换相，并设定一个计数器记载两次换相期间的PWM周期数用于核算转速。当电机转速较高时，两次换相期间相隔PWM周期数不多，查询换相的办法会导致换相不及时且影响转速核算精度，需经过中止的办法进行换相，在需求速度调理时直接经过中止接口函数读取速度值。在使用程序中参加中止呼应事情音讯呼应函数，若中止发生，则进入中止子程序并设置相应毛病参数。操控体系主程序流程图如图7所示。
5 结束语
无刷直流电动机用方位传感器和电子换相器替代了电刷和机械换向器，有用降低了噪音，避免了火花的发生，提高了操控体系可靠性。本规划对全数字双闭环无刷直流电动机的操控体系的软、硬件都做了具体介绍，以ARM为主处理器使得整个体系的运转功率更高、功能更安稳。实验室模仿结果表明，该体系具有较好的操控可靠性、杰出的动态功能及体系安稳性。
