控制系统硬件设计

　　控制系统硬件设计按照PID和空间矢量脉宽调制算法的要求，硬件电路可分为3个部分：控制器主控电路、功率驱动电路、反馈电路。其中功率驱动电路包括MOS驱动器和由6个MOS管组成的逆变器。反馈电路包括速度位置反馈、电流反馈。在实际设计中还要加入通信模块，用来获取控制器的信息及对控制器发送指令，本设计使用了串口和CAN两种通信方式，能有效地应对各种环境下的应用。　　

　　控制器的硬件设计框图：主控电路该控制器采用STMicroelectronics公司生产的STM32F103VET6单片机作为其控制芯片，其内核为ARM公司Cortex-M3，最高时钟频率可达72MHz.该芯片内部集成了大量的资源，其中定时器模块可以用来产生SVPWM，ADC用来采集电机运行时的三相电流，并且可以实时检测电机供电电源的电压及电流，防止过压和过流。FLASH用来存储系统的一些参数，包括电机的极对数、控制器的调制频率、采样补偿值、过压和过流范围等。从以上条件看该芯片足以满足电机控制的需求。

　　功率驱动电路由于该部分包含了从控制器传输来的弱控制信号和驱动电机所需的大电流，所以为了使控制信号不被驱动电流干扰，必须把两者隔离。本设计在此处选用了ADI公司的ADUM3223芯片作为MOSFET驱动器。该芯片内部采用了磁隔离的方式，支持3.3～5V的逻辑输入、4.5～18V的输出，可以很好地驱动MOSFET.在高端驱动的部分，采用了电源设计，可以保证高端的MOSFET管的正常导通。在ADUM3223输出端和MOSFET的栅极之间必须接一个合适限流电阻，电阻过大会增加MOSFET管状态转换的过渡时间，导致器件过热，如果电阻太小会使MOSFET管的du/dt过大，导致MOSFET管损坏。