5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

采用Microchip公司的DSPIC30F3010微控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的控制。dsPIC30F3010具有6路10位A／D、專門針對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的6路PWM模塊、5路16位定時(shí)器、24 KB Flash程序存儲(chǔ)器以及1 KBRAM。其硬件電路圖如圖5所示。

用AN2、AN3、AN4實(shí)現(xiàn)電機(jī)端電壓檢測(cè)，得到反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)。采用PWM模塊控制6個(gè)MOS-FET通斷，就可實(shí)現(xiàn)換相。采用不同的占空比就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)調(diào)速。

通過(guò)對(duì)阻值為0.1Ω的電阻端電壓的檢測(cè)獲取過(guò)流、過(guò)載信息，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況調(diào)整放大倍數(shù)和比較器的參考電壓。

因電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)通常比5 V高，故必須通過(guò)電阻分壓后才能進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，分壓電阻根據(jù)電機(jī)母線電壓不同取不同值，只要能保證分壓后的電壓在微控制器的允許范圍內(nèi)即可。

3相逆變橋由6個(gè)MOSFET構(gòu)成，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用IR2407，它可承受600 V電壓，電流達(dá)49 A。PWM驅(qū)動(dòng)器由3片IR2110構(gòu)成。
由于dsPIC30F3010為28引腳器件，I／O口有限，不能設(shè)計(jì)人機(jī)接口，因此，需采用RS-232接口與PC機(jī)連接，通過(guò)超級(jí)終端軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件由初始化模塊、啟動(dòng)模塊及無(wú)傳感器運(yùn)行模塊構(gòu)成。因電機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速很低，反電動(dòng)勢(shì)很小，故反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法失效。只能用開環(huán)控制電機(jī)，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后切換到閉環(huán)控制，采用反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，所以啟動(dòng)模塊是必須的。軟件主程序流程如圖6所示。

在反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)模塊中，對(duì)經(jīng)電阻分壓后的端電壓進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，再根據(jù)式(1)、(2)、(3)計(jì)算各相反電動(dòng)勢(shì)，如果某相的反電動(dòng)勢(shì)為零，則該時(shí)刻對(duì)應(yīng)著該相反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)。如果三個(gè)值都不為零，則說(shuō)明換相時(shí)刻還沒(méi)有到來(lái)，不需要換相。這就要求對(duì)端電壓分壓的電阻必須對(duì)稱，以減小誤差，且A／D轉(zhuǎn)換頻率應(yīng)該與電機(jī)轉(zhuǎn)速相匹配。

7 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)證明，該無(wú)刷直流電機(jī)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性好。低速啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)性能不如有傳感器無(wú)刷直流電機(jī)，但啟動(dòng)后性能與有傳感器相當(dāng)。無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)可在惡劣的工作環(huán)境下工作，受干擾比較小，可靠性高，成本低，具有較廣闊的市場(chǎng)前景。