基于dsPIC30F3010實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的無傳感器控制

5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

采用Microchip公司的DSPIC30F3010微控制器實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的控制。dsPIC30F3010具有6路10位A／D、專門針對電機(jī)設(shè)計(jì)的6路PWM模塊、5路16位定時器、24 KB Flash程序存儲器以及1 KBRAM。其硬件電路圖如圖5所示。

用AN2、AN3、AN4實(shí)現(xiàn)電機(jī)端電壓檢測，得到反電動勢過零點(diǎn)。采用PWM模塊控制6個MOS-FET通斷，就可實(shí)現(xiàn)換相。采用不同的占空比就可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)調(diào)速。

通過對阻值為0.1Ω的電阻端電壓的檢測獲取過流、過載信息，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況調(diào)整放大倍數(shù)和比較器的參考電壓。

因電機(jī)反電動勢通常比5 V高，故必須通過電阻分壓后才能進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，分壓電阻根據(jù)電機(jī)母線電壓不同取不同值，只要能保證分壓后的電壓在微控制器的允許范圍內(nèi)即可。

3相逆變橋由6個MOSFET構(gòu)成，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用IR2407，它可承受600 V電壓，電流達(dá)49 A。PWM驅(qū)動器由3片IR2110構(gòu)成。
由于dsPIC30F3010為28引腳器件，I／O口有限，不能設(shè)計(jì)人機(jī)接口，因此，需采用RS-232接口與PC機(jī)連接，通過超級終端軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件由初始化模塊、啟動模塊及無傳感器運(yùn)行模塊構(gòu)成。因電機(jī)啟動時轉(zhuǎn)速很低，反電動勢很小，故反電動勢過零點(diǎn)檢測法失效。只能用開環(huán)控制電機(jī)，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后切換到閉環(huán)控制，采用反電動勢過零點(diǎn)檢測法檢測轉(zhuǎn)子位置，所以啟動模塊是必須的。軟件主程序流程如圖6所示。

在反電動勢過零點(diǎn)檢測模塊中，對經(jīng)電阻分壓后的端電壓進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，再根據(jù)式(1)、(2)、(3)計(jì)算各相反電動勢，如果某相的反電動勢為零，則該時刻對應(yīng)著該相反電動勢過零點(diǎn)。如果三個值都不為零，則說明換相時刻還沒有到來，不需要換相。這就要求對端電壓分壓的電阻必須對稱，以減小誤差，且A／D轉(zhuǎn)換頻率應(yīng)該與電機(jī)轉(zhuǎn)速相匹配。

7 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)證明，該無刷直流電機(jī)硬件結(jié)構(gòu)簡單、可控性好。低速啟動時，電機(jī)性能不如有傳感器無刷直流電機(jī)，但啟動后性能與有傳感器相當(dāng)。無傳感器無刷直流電機(jī)可在惡劣的工作環(huán)境下工作，受干擾比較小，可靠性高，成本低，具有較廣闊的市場前景。