基于dsPIC30F6010的無刷直流電機的控制系統(tǒng)

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)計主要采用MPLAB IDE 7．40作為開發(fā)環(huán)境。MPLAB IDE是一種在PC機上運行的軟件，用來為Microchip單片機開發(fā)應(yīng)用程序。軟件設(shè)計根據(jù)前面介紹的控制策略，硬件系統(tǒng)進行編程、調(diào)試，主要完成以下功能：PWM信號的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)子位置檢測、故障引腳的使能、速度和電流的計算等。
2．1 有位置傳感器程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
整個控制系統(tǒng)的軟件部分由主程序、A／D中斷服務(wù)子程序(其中包括速度調(diào)節(jié)子程序和電流調(diào)節(jié)子程序)、電平變化中斷子程序以及故障引腳子程序和中斷陷阱組成。圖4是A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷服務(wù)子程序流程圖。

2．2 反電動勢過零檢測法程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
主要進行了速度調(diào)節(jié)、感應(yīng)電動勢、換相時刻等的電機參數(shù)的計算。設(shè)計了主循環(huán)程序和A／D轉(zhuǎn)換程序。圖5是主循環(huán)程序流程圖。

3 系統(tǒng)測試
本試驗所用電機為珠海運控電機公司生產(chǎn)的方波驅(qū)動的三相無刷直流電動機。電機內(nèi)置的霍爾位置傳感器采用的是SS40系列的SS41霍尼韋爾開關(guān)量位置傳感器。其相關(guān)參數(shù)如下：額定轉(zhuǎn)速3 000 r／min，額定轉(zhuǎn)矩0．22 N·m，轉(zhuǎn)矩系數(shù)0．052 2 N·m／A，額定電源電壓24 V，額定功率70 W，額定電流5．18 A，5對極，三相繞組電阻0．488 Ω，三相繞組自感1．19 mH，轉(zhuǎn)動慣量1．68×10-5kg·m2，電勢系數(shù)0．048 2 Vs／rad，電氣時間常數(shù)2．44 ms，機械時間常數(shù)0．338 ms。
進行了開環(huán)實驗和閉環(huán)實驗。在閉環(huán)實驗中，通過將存儲空間中3 000個點的值整理成圖形得到速度曲線如圖6，圖7所示，其橫軸為時間，縱軸為轉(zhuǎn)速。圖6可視為一個二階系統(tǒng)，從中可以看出，采用雙比例調(diào)節(jié)時，電機啟動正常、系統(tǒng)超調(diào)量小、轉(zhuǎn)速精度較高。圖7同樣可視為一個二階系統(tǒng)，從圖中可以看出，采用PI調(diào)速系統(tǒng)時，電機啟動平穩(wěn)、系統(tǒng)超調(diào)量小、轉(zhuǎn)速精度高。

對無刷直流電動機做了補償，利用4通道數(shù)字示波器觀測并調(diào)整換相點與感應(yīng)電動勢波形換相點的誤差，并與霍爾傳感器做比較。
在反電動勢過零檢測法中，在補償前圖像如圖8所示，補償后圖像如圖9所示，通過兩者對比可發(fā)現(xiàn)，補償后圖像某一相感應(yīng)電動勢與換相符號之間更為合理，換相點更為精確。其中黃線表示感應(yīng)電動勢波形，藍線表示采樣換相信號，紫線表示霍爾信號電平變化。

4 結(jié)論
采用dsPIC30F6010專用電機控制芯片，其硬件結(jié)構(gòu)簡單、控制能力強、軟件實現(xiàn)方便、控制精度高、實時性強，能實現(xiàn)更為復(fù)雜的算法，升級空間較大，其高速的執(zhí)行性能和豐富的內(nèi)置資源很好的滿足了高性能無刷直流電動機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，在電機控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。開環(huán)環(huán)境下可以很迅速的達到速度要求。在閉環(huán)控制中啟動、運行良好，反應(yīng)速度快。