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适用于控制永磁无刷直流电机的嵌入式微控制器
来源: 作者: 发布时间:2019-02-22 25次浏览
一、 概述  无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三绝对称星形接法,同三相异步电动机非常类似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,爲了检测电动机转子的极性,在电动机内装有地位传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功用是:承受电动机的启动、中止、制动信号,以控制电动机的启动、中止和制动;承受地位传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管

一、 概述

  无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三绝对称星形接法,同三相异步电动机非常类似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,爲了检测电动机转子的极性,在电动机内装有地位传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功用是:承受电动机的启动、中止、制动信号,以控制电动机的启动、中止和制动;承受地位传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,发生延续转矩;承受速度指令和速度反应信号,用来控制和调整转速;提供维护和显示等等。

  永磁无刷直流电机(Permanent Magnet Brushless DC Motor以下简称PMBLDC)由于其固有的特点,在家用消费类产品(空调、冰箱、洗衣机)和IT周边产品(打印机、软驱、硬驱)中失掉普遍的使用。永磁无刷直流电机功能的发扬,除电机自身的设计以外,还要靠驱动技术和完成这一驱动技术的驱动板来保证。永磁无刷直流电机的驱动板又是衔接上位控制MCU和电力电子变换器的桥梁:它接纳上位机的命令,经过一定的控制办法,来到达预定的控制目的;同时把以后电机形态及一些根本参数前往给上位控制的MCU。由上述对PMBLDC驱动板应到达的功用可知,此类驱动板的中心器件应是带多路(6路以上)PWM输入的嵌入式微控制器。由于目前国际对INTEL MCS-51系列单片机的使用有了普遍根底,我们选用了完全采用8031核,最高时钟频率可达40MHz的Infineon C504嵌入式微控制器。

  二、 C504的硬件驱动形式

  C504在8031核的根底上,除了添加A/D转换等核心接口功用电路外,还添加了十分合适于电机控制的7路全数字PWM输入单元CCU(Capture/Compare Unit,捕获比拟单元)。CCU的功用框图如图1所示。当C504任务在硬件驱动形式时,cout3可以调制cc0,cout0,cc1,cout1,cc2,cout2下面,而且其输入的时序由INT0,INT1,INT2编码控制。

  在图1中,右边的fosc/2是整个单元任务的工夫基准;

  CTRAP端可控制cc0-cout2输入端形态,处于CTRAP形态时cc0~cout2的形态可软件定义;

  cc0-cout2端爲3相6路16位PWM输入;

  ccx和coutx(x=1,1,2)爲互补信号,并且可以经过设置Offset RegiSTer的数值来控制其死区工夫;

  cout3是单路10 bit PWM输入端,而INT0~INT2是内部控制,经过INT0~INT2的编码来控制cc0~cout2的输入次第。

  图2是C504运用在一台外转子的永磁无刷直流电机作爲电动自行车的驱动电机时,任务在硬件形式下的电流波形。

  这台样机如今已由杭州光阳机电技术无限公司投入消费。当用作电动车驱动的永磁无刷直流电机采用嵌入式微控制器控制时,可以完成颠簸启动等一系列普通模仿控制器所无法完成的功用。

  三、 C504的软件驱动形式

  C504除了提供硬件驱动形式外,另外还提供了可以恣意组合PWM输入的软件驱动动形式,如图3所示。

  所讲恣意组合有两层含义:

  1)制的电机的相数可以选择,并可用不同的ccx和coutx(x=0,1,2)端;

  2)控制的办法可以是普通的PWM,也可以是SPWM控制,这一点可以使用到PMBLDC的准正弦电流控制中。

  图4是控制一台DCDD(DC Direct Drive)洗衣机的电流波形。从图中可以看出其电流波形已十分接近正弦,获得了良好的控制效果。

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