基于XC866的直流無刷電機簡易正弦波控制

　　通過控制Ux，Uy，Uz的相位以及幅值即可以控制Ux，Uy，Uz，實現(xiàn)控制電流的目的。

　　直流無刷電機簡易正弦波控制的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)結構

　　系統(tǒng)結構如圖4所示。工作原理如下：霍爾輸入信號經過自動濾波及采樣處理，得到可靠的換相信號，此信息可被用作估算轉子角度以及轉速。速度PI調解器根據給定轉速值以及反饋轉速值計算正弦PWM的ModulatiON的大小。位置估算單元利用轉速以及換相信息估算轉子位置角Angle。通過超前角調整單元，補償超前角Δ，得到Angle。SPWM單元利用Modulation 以及Angle信息生成開關損耗最小SPWM，輸出到逆變單元。以下內容介紹了各單元原理及實現(xiàn)。

圖4 系統(tǒng)框圖

　　開關損耗最小正弦PWM的生成

　　由于Ux，Uy，Uz相位相差120度，因此以Ux為例進行分析。

　　Ux為分段函數，與為正弦函數且以對稱。僅需實現(xiàn)其中一段，另一段對稱處理即可。

　　的實現(xiàn)：

　　因此僅需要利用0-120度的正弦表即可以實現(xiàn)，即，其中M為幅值。Uy，Uz的實現(xiàn)與Ux相似，相位差為120°。

　　通過控制M和x即可控制電機相電壓的幅值及相位。

　　開關損耗最小正弦PWM控制與霍爾位置傳感器的關系

　　通常直流無刷電機采用霍爾傳感器定位轉子位置，由于傳統(tǒng)控制方式為方波控制，因此3個霍爾傳感器即可滿足要求?；魻杺鞲衅鞯奈恢门c轉子反電勢之間的關系見圖5，即霍爾傳感器安裝于反電勢為30°、90°、150°、210°、270°、330°的位置。具體霍爾輸出值與霍爾的具體安裝方式相關。

圖5 BLDC霍爾傳感器輸出與反電勢之間的關系

　　采用開關損耗最小正弦PWM控制BLDC時，電機端線電壓與霍爾傳感器輸出之間的關系示意圖如圖6。

圖6 采用開關損耗最小正弦PWM時，端線電壓與霍爾狀態(tài)的關系

　　由圖2可知，采用開關損耗最小正弦PWM時電機端線電壓超前于相電壓30°，因此可得采用正弦波控制時電機相電壓與反電勢同步。

　　由于相電壓超前于相電流，因此相電流滯后于反電勢。

　　轉速計算

　　轉速計算依賴于霍爾傳感器，理想狀態(tài)下相鄰兩個霍爾狀態(tài)的間隔為60°，實際應用中由于存在安裝誤差，實際間隔并非60°，會引入計算誤差。本文檔中采用一個霍爾傳感器的輸出作為轉速計算參考，如圖7所示。其中高低電平分別為180度，不會引入安裝誤差。利用此信息即可計算電機轉速。

圖7 轉速計算