基于dsPIC30F6010的無(wú)刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要采用MPLAB IDE 7．40作為開(kāi)發(fā)環(huán)境。MPLAB IDE是一種在PC機(jī)上運(yùn)行的軟件，用來(lái)為Microchip單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)前面介紹的控制策略，硬件系統(tǒng)進(jìn)行編程、調(diào)試，主要完成以下功能：PWM信號(hào)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)、故障引腳的使能、速度和電流的計(jì)算等。
2．1 有位置傳感器程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件部分由主程序、A／D中斷服務(wù)子程序(其中包括速度調(diào)節(jié)子程序和電流調(diào)節(jié)子程序)、電平變化中斷子程序以及故障引腳子程序和中斷陷阱組成。圖4是A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷服務(wù)子程序流程圖。

2．2 反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
主要進(jìn)行了速度調(diào)節(jié)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、換相時(shí)刻等的電機(jī)參數(shù)的計(jì)算。設(shè)計(jì)了主循環(huán)程序和A／D轉(zhuǎn)換程序。圖5是主循環(huán)程序流程圖。

3 系統(tǒng)測(cè)試
本試驗(yàn)所用電機(jī)為珠海運(yùn)控電機(jī)公司生產(chǎn)的方波驅(qū)動(dòng)的三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。電機(jī)內(nèi)置的霍爾位置傳感器采用的是SS40系列的SS41霍尼韋爾開(kāi)關(guān)量位置傳感器。其相關(guān)參數(shù)如下：額定轉(zhuǎn)速3 000 r／min，額定轉(zhuǎn)矩0．22 N·m，轉(zhuǎn)矩系數(shù)0．052 2 N·m／A，額定電源電壓24 V，額定功率70 W，額定電流5．18 A，5對(duì)極，三相繞組電阻0．488 Ω，三相繞組自感1．19 mH，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1．68×10-5kg·m2，電勢(shì)系數(shù)0．048 2 Vs／rad，電氣時(shí)間常數(shù)2．44 ms，機(jī)械時(shí)間常數(shù)0．338 ms。
進(jìn)行了開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)和閉環(huán)實(shí)驗(yàn)。在閉環(huán)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)將存儲(chǔ)空間中3 000個(gè)點(diǎn)的值整理成圖形得到速度曲線如圖6，圖7所示，其橫軸為時(shí)間，縱軸為轉(zhuǎn)速。圖6可視為一個(gè)二階系統(tǒng)，從中可以看出，采用雙比例調(diào)節(jié)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)正常、系統(tǒng)超調(diào)量小、轉(zhuǎn)速精度較高。圖7同樣可視為一個(gè)二階系統(tǒng)，從圖中可以看出，采用PI調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)、系統(tǒng)超調(diào)量小、轉(zhuǎn)速精度高。

對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)做了補(bǔ)償，利用4通道數(shù)字示波器觀測(cè)并調(diào)整換相點(diǎn)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形換相點(diǎn)的誤差，并與霍爾傳感器做比較。
在反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法中，在補(bǔ)償前圖像如圖8所示，補(bǔ)償后圖像如圖9所示，通過(guò)兩者對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)償后圖像某一相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與換相符號(hào)之間更為合理，換相點(diǎn)更為精確。其中黃線表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形，藍(lán)線表示采樣換相信號(hào)，紫線表示霍爾信號(hào)電平變化。

4 結(jié)論
采用dsPIC30F6010專(zhuān)用電機(jī)控制芯片，其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制能力強(qiáng)、軟件實(shí)現(xiàn)方便、控制精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算法，升級(jí)空間較大，其高速的執(zhí)行性能和豐富的內(nèi)置資源很好的滿(mǎn)足了高性能無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在電機(jī)控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。開(kāi)環(huán)環(huán)境下可以很迅速的達(dá)到速度要求。在閉環(huán)控制中啟動(dòng)、運(yùn)行良好，反應(yīng)速度快。