單片機(jī)在電動高爾夫球車永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用

　　在大量的實(shí)際調(diào)試中，我們小組總結(jié)出了一種行之有效的方法：這個思路非常簡單，即讓油門踏板踏位不僅對應(yīng)力矩的給定量，還將與電機(jī)繞組最大給定線電壓相對應(yīng)。此時，油門踏板踏位的任何改變必然導(dǎo)致最大給定線電壓的改變也必然將改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這可以從無刷直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速特性得出。這里我稱其為“最大力矩控制策略”。對應(yīng)不同類型的電機(jī)，該策略可能要做必要的調(diào)整。

簡單而新穎的無位置傳感策略

　　在全速度范圍內(nèi)尋找一種可靠的低成本的無位置傳感器位置獲取策略顯得非常重要。得益于永磁無刷直流電機(jī)的工作特性――只需要離散的位置信號，以及相繞組之間的互感耦合效應(yīng)，我們研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種稱之為“間接電感法”的無位置傳感器算法。通過分析我們發(fā)現(xiàn)在互感耦合效應(yīng)會導(dǎo)致PWM調(diào)制的有效和無效期間相端電壓的差與轉(zhuǎn)子位置成一固定的關(guān)系。理論上分析，只要電壓傳感器件的精度達(dá)到要求，都可以得到可靠的位置信息。在低速范圍內(nèi)，這種方法顯得更為有效，可以有效彌補(bǔ)反電動勢法的不足以獲得全速度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置信息。由于進(jìn)度上的關(guān)系，該方法在本設(shè)計(jì)中沒有體現(xiàn)，目前該策略的算法實(shí)現(xiàn)還在有條不紊的進(jìn)行。
　
Microchip芯片的特點(diǎn)及其在項(xiàng)目中的應(yīng)用

　　主控制芯片是控制系統(tǒng)的核心，它提供給逆變器驅(qū)動信號、對功率驅(qū)動保護(hù)進(jìn)行處理、實(shí)時采樣轉(zhuǎn)換電流等模擬信號、采集位置信號、通過開關(guān)量輸入輸出接收外部信息或者對外部進(jìn)行控制、通過CAN總線與外部其它系統(tǒng)交換信息、對各種信息進(jìn)行分析處理、協(xié)調(diào)各部分的工作等。

　　本設(shè)計(jì)所描述的電動高爾夫球車永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)采用的主控制芯片dsPIC30F4011即來自Microchip公司，它專為電機(jī)控制領(lǐng)域設(shè)計(jì)。dsPIC30F芯片被稱為具有DSP功能的MCU，既具有控制功能強(qiáng)，而又有DSP的數(shù)字信號處理強(qiáng)的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使它比一般的DSP硬件開發(fā)電路更簡單更便宜，而比同檔的單片機(jī)更能適應(yīng)數(shù)字信號處理的要求。在控制器的設(shè)計(jì)中，主要使用了芯片的如下外圍模塊資源[9]：

　　① 電機(jī)控制PWM模塊（MCPWM）：PWM工作于中間對齊方式，調(diào)制頻率選擇為10kHz，文獻(xiàn)[4]認(rèn)為該頻率可使能量密度、噪聲及電磁干擾同時達(dá)到最優(yōu)；輸出配置為獨(dú)立模式，且利用特殊事件觸發(fā)器SEVTCMP使A/D采樣在占空比有效的中間時刻同步，該時刻被認(rèn)為具有最小的地線耦合干擾，有望獲得準(zhǔn)確的模擬量值；

　?、?8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換通道（AD）：用來在每個PWM周期中同時對母線電壓、兩組油門給定、兩組剎車模擬量信號、兩相電流、鋁基板溫度8個信號進(jìn)行采樣，且采樣與PWM時基同步；

　?、?電平變化中斷（CN）：來自電機(jī)霍爾傳感器的位置信號發(fā)生電平變化時會產(chǎn)生電平變化中斷，在電平變化中斷服務(wù)子程序中，實(shí)施電機(jī)換相、辨別電機(jī)轉(zhuǎn)向以及計(jì)算轉(zhuǎn)速；

　　④ 定時器4（TMR4）：定時器4工作于周期計(jì)數(shù)模式，以記錄相鄰兩個電周期發(fā)生的間隔，用來計(jì)算轉(zhuǎn)速；

　?、?控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）模塊：將關(guān)于電機(jī)和車輛的部分信息通過CAN通信送至上位儀表(液晶顯示器)，并可接受來上位儀表的指令(觸摸屏)。

　　即便是初學(xué)者，你也會發(fā)現(xiàn)Microchip的開發(fā)平臺極易上手，他的集成開發(fā)環(huán)境完全免費(fèi)，也有一些價格低廉的在線調(diào)試工具如ICD2，當(dāng)然要進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)，還需要一塊目標(biāo)板。再加上RISC的采用，你會發(fā)現(xiàn)即便采用匯編語言編程也一樣輕松，當(dāng)然我在設(shè)計(jì)中采用的還是C語言，某些需要高質(zhì)量目標(biāo)代碼的地方采用了嵌入行內(nèi)匯編的這種混合編程方式以達(dá)到代碼質(zhì)量和效率的平衡。