基于ATmega48的三相無刷電機(jī)控制方法

2 ATmega48單片機(jī)
ATmega48單片機(jī)是Atmel公司基于自動(dòng)電壓調(diào)整器(Automatic Voltage Regulator，簡稱AVR)增強(qiáng)型精簡指令集計(jì)算機(jī)(RISC)結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。具有先進(jìn)的指令集及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，其數(shù)據(jù)吞吐率可以達(dá)到1 MIPS/MHz。AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。這些寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元(ALU)相連接．可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)通過一條指令同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，因此可提高代碼效率。
ATmega48的硬件資源有：4 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash：256字節(jié)的EEPROM：512字節(jié)的SRAM；23個(gè)通用I／0口線；32個(gè)通用工作寄存器；2個(gè)帶獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器的8位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；1個(gè)帶預(yù)分頻器、比較器和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；帶獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器；6個(gè)通道PwM；8路10位A／D轉(zhuǎn)換器；6路10位A／D轉(zhuǎn)換器；可編程的串行USART接口；可工作于主機(jī)／從機(jī)模式的SPI串行接口；面向字節(jié)的2線串行接口；獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器；片內(nèi)模擬比較器及5種可通過軟件選擇的省電模式。ATmega48具有豐富的I／0口、A／D轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、PWM通道等資源，為實(shí)現(xiàn)三相無刷直流電機(jī)的控制、換相檢測等提供了方便。

3 三相無刷電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)方法
圖1示出采用ATmega48單片機(jī)實(shí)現(xiàn)三相無刷電機(jī)控制器的原理圖。圖中，PC0、PCI和PC2為輸入，用以接收來自電機(jī)U，V，W換相的霍爾傳感器檢測信號(hào)；PD5和PD6用于控制電機(jī)U相的功率驅(qū)動(dòng)器件；PBl和PB2用于控制電機(jī)V相的功率驅(qū)動(dòng)器件；PD3和PB3用于控制電機(jī)W相的功率驅(qū)動(dòng)器件；PC3為電機(jī)給定轉(zhuǎn)速的輸入電壓。

作為一種同步電機(jī)，直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受定子旋轉(zhuǎn)磁場速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)的影響。當(dāng)轉(zhuǎn)子的極數(shù)固定時(shí)，只要改變定子的旋轉(zhuǎn)磁場頻率，即可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機(jī)是一種控制定子的旋轉(zhuǎn)磁場頻率，并將電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速回饋控制中心進(jìn)行反復(fù)校正．以達(dá)到接近直流電機(jī)的特性。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，它能在額定負(fù)載范圍內(nèi)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。
圖2給出用于圖1中的功率驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)部分由上臂VQl，VQ3，VQ5和下臂VQ2，VQ4，VQ6的6個(gè)功率晶體管組成，用于連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)繞組的開關(guān)?？刂撇糠痔峁㏄WM，用于決定功率晶體管開關(guān)頻率及換相的時(shí)刻。在控制直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)．通常希望在負(fù)載變化時(shí)也能使電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值內(nèi)，而不發(fā)生太大的波動(dòng)。因此，在無刷電機(jī)內(nèi)部設(shè)置霍爾傳感器．以感應(yīng)磁場變化，該傳感器既可作為電機(jī)轉(zhuǎn)速中閉環(huán)控制的速度反饋部件，也可作為相序控制的依據(jù)。