基于雙單片機通信的無刷直流電動機控制系統(tǒng)

2 驅動電路

絕緣柵極雙極型晶體管IGBT的柵極驅動電壓一般為15V±10%，而關斷負偏置電壓為5～6V。因此選用TLP250驅動IGBT，電路如圖3所示。 TLP250內部是光電耦合的，實現(xiàn)將控制電路與主電路隔離。當3腳接收到一個低電平時，VGE輸出近似為15V，可以驅動IGBT使其導通；相反，當3 腳接收到一個高電平時，VGE輸出近似為-5V，使IGBT截止。六只TLP250隨著輸入電平變化，可以很好地控制IGBT的開斷，從而實現(xiàn)換相。

3 保護電路

3.1 起動時的限流保護電路

電動機起動時，由于轉速較低，故轉子磁通切割定子繞組所產生的反電勢很小，因而可能產生過大的電流I。通常要加過流保護電路。主回路中通過電動機的電流最終通過電阻Rf接地。因此，Uf=Rf·IM，其大小正比于電動機的電流IM，Uf通過10kΩ電阻與電壓比較器LM324反相輸入端相連。當Uf大于LM324正相輸入端給定電壓U0時，LM324輸出低電平。使發(fā)光二極管導通，則三極管C端輸出低電平。由于C端與三輸入與非門74LS10相連，不論另外兩輸入如何，其輸出必為高電平，因而從TLP250輸出-5V，同時關斷了Q2、Q4、Q6三只 IGBT，即切斷子主電路。當UfU0時，LM324輸出高電平，這時它不起任何作用，電機正常換相。

3.2 運行時的邏輯保護電路

為防止單片機系統(tǒng)受環(huán)境干擾或執(zhí)行程序時出錯，在單片機輸出端加了一個邏輯保護電路，其電路如圖5所示。假定起動電流不超過最大電流，則輸入C不起任何作用，輸出只受P10～P15控制。按照所設計的橋式電路，要求Q1與Q4、Q2與Q5、Q3與Q6不能同時導通，否則通過IGBT的電流過大，導致過流損壞。根據(jù)電路的邏輯關系，當P10P13、P11P14、P12P15出錯，都輸出低電平，或者P0口輸出均為低電平（高電平），Q1Q4、Q2Q5、 Q3Q6沒有同時導通，很好地保護了電路。

4 測速電路

如果要對直流無刷電動機的轉速進行精確控制，首先要對它的轉速進行精確測量。筆者利用轉子位置傳感器所產生的脈沖信號來反映電機的轉速。將傳感器輸出端接到單片機的P15口，隨著電機的轉動，單片機不斷的接收到高低電平。當單片機檢測到一個下跳沿時開始啟動定時器T1工作，直到接收到下一個相鄰的下跳沿時為止。相繼兩個高電平之間的時間與電機的轉速成正比，可以測量出電動機的轉速。

5 雙單片機控制電路

5.1 設計原理

在本設計方案中，用單片機來控制無刷直流電機的起動、換相、調速、正反轉及停車。在設計中，由于程序在測量轉速時，有一個等待延時時間，如果電動機轉速較低，則傳感器傳輸?shù)膬蓚€高電平間隔較大，則必然影響到電機換向，使電機失步而停車。為避免這種情況，在設計時使用了兩片89C52單片機，其中一塊為主單片機，一塊為從單片機。從單片機主要負責控制電動機的換相時機。當從單片機接收到轉子位置檢測電路的轉子位置信息后，由其P1口向邏輯保護電路發(fā)出兩路信號，邏輯保護電路將接收到的信號反相后傳輸給六只IGBT的柵極驅動電路，從而控制定子繞組的換相時機。主單片機負責測量轉速，并將測到的實際轉速與給定轉速比較，將比較結果通過串行口TXD傳送到從單片機。從單片機接收到信息后，在換相時機不變的前提下，改變定子國繞組電流通電時間，從而達到調整的目的。單片機接法如圖6所示。