微型無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制

2.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件主要有初始化程序、電機(jī)起動(dòng)程序、端電壓檢測(cè)及換相程序、電壓和電流保護(hù)程序、運(yùn)行控制程序等組成。共有四個(gè)中斷：PWM中斷、ADC 中斷、T1中斷、T2中斷。其中T2中斷實(shí)現(xiàn)電機(jī)起動(dòng)程序，PWM中斷在PWM開(kāi)通期間啟動(dòng)ADC中斷，在ADC中斷中進(jìn)行端電壓檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)T1中斷完成換相。主程序如圖3所示。

2.2.1G8051 F330的初始化

由于C8051F330單片機(jī)與8051單片機(jī)在內(nèi)部資源上有差異，所以它們的初始化有所不同。主要有兩點(diǎn)不同：對(duì)外引腳的交叉開(kāi)關(guān)的配置;對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘源的配置?？紤]到用戶自己寫(xiě)初始化程序很繁瑣，Silicon Labs公司推出了C8051F單片機(jī)初始化代碼生成程序軟件Config2Version 1.30。用戶只要在圖形化的界面上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇，就可以方便地生成C8051F330的初始化程序。大大加快了用戶的開(kāi)發(fā)速度。

2.2.2 PWM波輸出控制

C8051F330的可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA)由一個(gè)專用的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和3個(gè)16位捕捉/比較模塊組成，恰好可以實(shí)現(xiàn)3路8位PWM或16位PWM功能。PCA的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的高字節(jié)PCAOH和低字節(jié)PCAOL決定PWM波的頻率，通過(guò)改變捕捉/比較模塊的高字節(jié)PCAOCPHn和低字節(jié)PCAOCPLn就可以改變PWM波的占空比。

2.2.3 端電壓檢測(cè)及換相

反電動(dòng)勢(shì)換相信號(hào)檢測(cè)：在PWM開(kāi)通期間啟動(dòng)ADC，檢測(cè)處于不通電相繞組的端電壓，其值等于電源電壓的一半時(shí)為反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)。要考慮：a.ADC檢測(cè)時(shí)刻應(yīng)與PWM同步，并選擇PWM開(kāi)通時(shí)間的中點(diǎn)為佳，以避開(kāi)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的瞬態(tài)電壓噪聲。b.在軟件中應(yīng)舍棄換相后的最初幾個(gè)反電動(dòng)勢(shì)采樣點(diǎn)，因?yàn)閾Q相后繞組電流不會(huì)立即為零，要經(jīng)過(guò)一個(gè)續(xù)流過(guò)程才下降為零。程序如圖4所示。使用定時(shí)器0記錄連續(xù)監(jiān)測(cè)到兩個(gè)端電壓過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間，除以2即為30°電角度的時(shí)間，把此時(shí)間裝載到定時(shí)器1中，定時(shí)器1經(jīng)過(guò)30°電角度時(shí)間觸發(fā)中斷，調(diào)用換相子程序進(jìn)行電子換相。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

實(shí)驗(yàn)樣機(jī)采用長(zhǎng)沙方圓模型廠生產(chǎn)的無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)，型號(hào)為1208436，額定參數(shù)為，轉(zhuǎn)速：4100r/V，2對(duì)極，最大電流：4A，內(nèi)阻：0.59Ω，空載電流：0.3A。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖5所示。

當(dāng)電源電壓為10V、PWM占空比為20%、空載時(shí)，端電壓波形圖如圖6所示。從圖中看出，換相時(shí)間為0.6ms左右，端電壓波形是較好的梯形波。根據(jù)電機(jī)額定參數(shù)計(jì)算換相時(shí)間為0.609ms(60°電角度)，可見(jiàn)換相時(shí)間比較準(zhǔn)確。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，采用上述控制技術(shù)，電機(jī)系統(tǒng)起動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)振動(dòng)和失步現(xiàn)象，同時(shí)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小型化、低成本、運(yùn)行可靠、調(diào)速性能良好的優(yōu)點(diǎn)。