微型無刷直流電機的無位置傳感器控制

2.2 軟件設(shè)計

軟件主要有初始化程序、電機起動程序、端電壓檢測及換相程序、電壓和電流保護程序、運行控制程序等組成。共有四個中斷：PWM中斷、ADC 中斷、T1中斷、T2中斷。其中T2中斷實現(xiàn)電機起動程序，PWM中斷在PWM開通期間啟動ADC中斷，在ADC中斷中進行端電壓檢測，當檢測到反電動勢過零點時啟動T1中斷完成換相。主程序如圖3所示。

2.2.1G8051 F330的初始化

由于C8051F330單片機與8051單片機在內(nèi)部資源上有差異，所以它們的初始化有所不同。主要有兩點不同：對外引腳的交叉開關(guān)的配置;對系統(tǒng)時鐘源的配置?？紤]到用戶自己寫初始化程序很繁瑣，Silicon Labs公司推出了C8051F單片機初始化代碼生成程序軟件Config2Version 1.30。用戶只要在圖形化的界面上用鼠標點擊選擇，就可以方便地生成C8051F330的初始化程序。大大加快了用戶的開發(fā)速度。

2.2.2 PWM波輸出控制

C8051F330的可編程計數(shù)器陣列(PCA)由一個專用的16位計數(shù)器/定時器和3個16位捕捉/比較模塊組成，恰好可以實現(xiàn)3路8位PWM或16位PWM功能。PCA的16位計數(shù)器/定時器的高字節(jié)PCAOH和低字節(jié)PCAOL決定PWM波的頻率，通過改變捕捉/比較模塊的高字節(jié)PCAOCPHn和低字節(jié)PCAOCPLn就可以改變PWM波的占空比。

2.2.3 端電壓檢測及換相

反電動勢換相信號檢測：在PWM開通期間啟動ADC，檢測處于不通電相繞組的端電壓，其值等于電源電壓的一半時為反電動勢過零點信號。要考慮：a.ADC檢測時刻應與PWM同步，并選擇PWM開通時間的中點為佳，以避開開關(guān)狀態(tài)的瞬態(tài)電壓噪聲。b.在軟件中應舍棄換相后的最初幾個反電動勢采樣點，因為換相后繞組電流不會立即為零，要經(jīng)過一個續(xù)流過程才下降為零。程序如圖4所示。使用定時器0記錄連續(xù)監(jiān)測到兩個端電壓過零點的時間，除以2即為30°電角度的時間，把此時間裝載到定時器1中，定時器1經(jīng)過30°電角度時間觸發(fā)中斷，調(diào)用換相子程序進行電子換相。

3 實驗結(jié)果及結(jié)論

實驗樣機采用長沙方圓模型廠生產(chǎn)的無傳感器無刷直流電機，型號為1208436，額定參數(shù)為，轉(zhuǎn)速：4100r/V，2對極，最大電流：4A，內(nèi)阻：0.59Ω，空載電流：0.3A。實驗平臺如圖5所示。

當電源電壓為10V、PWM占空比為20%、空載時，端電壓波形圖如圖6所示。從圖中看出，換相時間為0.6ms左右，端電壓波形是較好的梯形波。根據(jù)電機額定參數(shù)計算換相時間為0.609ms(60°電角度)，可見換相時間比較準確。通過實驗證明，采用上述控制技術(shù)，電機系統(tǒng)起動平穩(wěn)，無振動和失步現(xiàn)象，同時系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、小型化、低成本、運行可靠、調(diào)速性能良好的優(yōu)點。