無(wú)傳感器BLDC驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖7：電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。

系統(tǒng)軟件流程

打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，程序上電運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入初始化。初始化程序主要對(duì)各控制口設(shè)定初值，包括I/O輸入輸出、A/D轉(zhuǎn)換、PWM控制和中斷處理等。初始化完畢，判斷控制開(kāi)關(guān)打到正向還是反向，在非巡航模式下，等待車(chē)用轉(zhuǎn)把(相當(dāng)于一個(gè)電位器)給定PWM值，開(kāi)始以低速同步起動(dòng)，若未給定PWM值，則一直停在程序初始部分，電機(jī)不運(yùn)行。

一旦電機(jī)同步起動(dòng)穩(wěn)定后，就會(huì)有反電勢(shì)產(chǎn)生，立即跳入反電勢(shì)運(yùn)行階段。在這一階段，可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行加速或減速，根據(jù)A/D采集電位器電壓給定PWM值，平滑調(diào)速，無(wú)抖動(dòng)。眾所周知，車(chē)用轉(zhuǎn)把是彈簧做的，松手會(huì)回彈，如果不加控制，電機(jī)就會(huì)立即停轉(zhuǎn)，為解決這一問(wèn)題，控制器加入了巡航功能，即PWM值給到一定程度，只要開(kāi)關(guān)指向巡航，電機(jī)就以那一時(shí)刻采到的轉(zhuǎn)速固定運(yùn)行，即使轉(zhuǎn)把回彈，電機(jī)仍以固定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。所以在巡航模式下，調(diào)速不起作用，當(dāng)取消巡航模式，則又回到PWM隨時(shí)改變的狀態(tài)。

在電機(jī)正常運(yùn)行的同時(shí)，記錄換相次數(shù)。根據(jù)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)不同有異，本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)換一次向才轉(zhuǎn)過(guò)10°，所以換36次向才轉(zhuǎn)過(guò)一圈，即正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的順序?qū)ㄒh(huán)6次。此時(shí)，執(zhí)行一次內(nèi)部中斷，程序跳入行程計(jì)量部分，累加一次車(chē)輪的周長(zhǎng)。

當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)累加完畢，由鍵盤(pán)察看判斷。若需要察看，立即跳入LCD部分，將累加完的總和轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，此處以km為單位，保留一位小數(shù)。再調(diào)用LCD顯示子程序，并使用查表的辦法將轉(zhuǎn)換結(jié)果寫(xiě)入HT46R6?單片機(jī)的RAM存儲(chǔ)區(qū)1，即可在液晶屏上顯示里程，然后中斷返回到主程序。若不需要察看行程，則累加完畢就直接返回主程序。

圖8：系統(tǒng)程序流程圖。

注意，本文中控制器的主程序中，正反轉(zhuǎn)兩部分程序完全對(duì)稱(chēng)，只不過(guò)正轉(zhuǎn)計(jì)量行程，而反轉(zhuǎn)沒(méi)有，其它細(xì)節(jié)處理上沒(méi)有差別。系統(tǒng)軟件流程如圖8所示，其中反電勢(shì)模塊流程見(jiàn)圖9。

圖9：反電勢(shì)程序流程圖。

本文小結(jié)

實(shí)驗(yàn)證明，本驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案具有可行性。反電勢(shì)檢測(cè)換相很正常，無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)平滑，有巡航功能；剎車(chē)及時(shí)，制動(dòng)柔和，完全能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)的基本控制。行程計(jì)量采用浮點(diǎn)數(shù)累加，結(jié)果在LCD上顯示，簡(jiǎn)易直觀。該控制器成本低廉，操作簡(jiǎn)單，可靠性高。本設(shè)計(jì)雖在BLDC反電勢(shì)控制上取得一些進(jìn)步，但功能仍需完善，IR2132要通過(guò)電阻分流設(shè)定過(guò)流值，遇到異常情況，根據(jù)過(guò)流值大小判斷是否切斷電路；因電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，反電勢(shì)值小，經(jīng)比較器可能得不到換相信號(hào)，若將該參考端固定電壓做成可變的，可增大調(diào)速范圍。