基于dsPIC30F3010的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三相反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路圖如圖5所示。圖中畫出了3個(gè)檢測(cè)通道，分別是U、V、W三相反電動(dòng)勢(shì)的檢測(cè)，其電路原理其實(shí)是簡(jiǎn)單的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，主要是為了將較高的信號(hào)電壓降低，滿足單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換輸入要求。3相電壓經(jīng)過22 kΩ與2．4 Ω電阻的分壓后，再經(jīng)過300 Ω電阻進(jìn)入AN3，AN4，AN5這3個(gè)AD管腳，用AN3、AN4、AN5實(shí)現(xiàn)電機(jī)端電壓檢測(cè)，得到反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)。在PWM開通期間，檢測(cè)處于不通電相繞組的端電壓，其值等于電源電壓的一半時(shí)為反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)。
1．5 電流采樣與過流保護(hù)電路
電流采樣與過流保護(hù)電路如圖6所示。為了獲得電機(jī)的電流反饋信息，在DC母線負(fù)電壓與地之間連接了一個(gè)低阻值的電流檢測(cè)電阻(25 mΩ)。由此電阻產(chǎn)生的電壓被一個(gè)外部運(yùn)放(MCP6002)放大并反饋到ADC輸入(RB1)。

dsPIC30／33的電機(jī)控制系列MCU，都有一個(gè)FLTA腳，當(dāng)?shù)玫降碗娖捷敵鰰r(shí)，可以關(guān)斷PWM的有效輸出，使之成為無效。這是一個(gè)硬件處理的機(jī)制，因此可以快速處理故障事件，以實(shí)現(xiàn)安全操作。通過與電流反饋電路相連接的比較器電路(U6)可以獲得故障輸入信號(hào)，且比較器門限值可通過電位器POT2進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)包括DSC事件管理器初始化程序、電機(jī)起動(dòng)程序、換相子程序、中斷服務(wù)程序、速度環(huán)和電流環(huán)的控制程序等。主要實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的開環(huán)啟動(dòng)、過零檢測(cè)、換相、以及轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)控制等。軟件設(shè)計(jì)是在Microchip公司的集成開發(fā)環(huán)境MPLAB IDE中完成的，控制程序用C30語言編寫。
主程序是一個(gè)死循環(huán)結(jié)構(gòu)，用來完成dsPIC30F3010初始化、看門狗程序和中速事件處理程序。軟件結(jié)構(gòu)是以主程序?yàn)橹?，通過函數(shù)調(diào)用和全局變量與子程序進(jìn)行參數(shù)傳遞。中速事件處理程序每10 ms循環(huán)一次，包括電機(jī)啟動(dòng)、速度控制、電流A／D轉(zhuǎn)換及循環(huán)調(diào)用中斷服務(wù)子程序等，是整個(gè)系統(tǒng)最重要的程序。主程序流程，中速事件處理程序流程分別如圖7、8所示。

軟件設(shè)計(jì)需注意以下4個(gè)問題：1)使用電機(jī)控制PWM模塊的特殊事件觸發(fā)器來啟動(dòng)A／D信號(hào)轉(zhuǎn)換，可以使A／D轉(zhuǎn)換與PWM時(shí)基同步。2)應(yīng)舍棄換相后的最初幾個(gè)反電勢(shì)采樣點(diǎn)，這樣很容易避開相繞組的去磁問題，因?yàn)閾Q相后繞組電流不會(huì)立即為零，要經(jīng)過一個(gè)續(xù)流過程下降為零。3)不對(duì)端電壓波形用硬件進(jìn)行明顯濾波，而是由軟件根據(jù)PWM波形仔細(xì)地選取信號(hào)采樣點(diǎn)，可排除互耦PWM于關(guān)噪聲和不連續(xù)電流問題。4)使用QEI計(jì)數(shù)器記錄連續(xù)監(jiān)測(cè)到兩個(gè)端電壓過零點(diǎn)的時(shí)間，除以2即為30°電角度的時(shí)間，把此時(shí)間裝載到定時(shí)器2中，定時(shí)器2經(jīng)過30°電角度時(shí)間觸發(fā)中斷，調(diào)用換相子程序進(jìn)行電子換相。