基于XC866的直流無刷電機(jī)簡(jiǎn)易正弦波控制

　　通過控制Ux，Uy，Uz的相位以及幅值即可以控制Ux，Uy，Uz，實(shí)現(xiàn)控制電流的目的。

　　直流無刷電機(jī)簡(jiǎn)易正弦波控制的實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。工作原理如下：霍爾輸入信號(hào)經(jīng)過自動(dòng)濾波及采樣處理，得到可靠的換相信號(hào)，此信息可被用作估算轉(zhuǎn)子角度以及轉(zhuǎn)速。速度PI調(diào)解器根據(jù)給定轉(zhuǎn)速值以及反饋轉(zhuǎn)速值計(jì)算正弦PWM的ModulatiON的大小。位置估算單元利用轉(zhuǎn)速以及換相信息估算轉(zhuǎn)子位置角Angle。通過超前角調(diào)整單元，補(bǔ)償超前角Δ，得到Angle。SPWM單元利用Modulation 以及Angle信息生成開關(guān)損耗最小SPWM，輸出到逆變單元。以下內(nèi)容介紹了各單元原理及實(shí)現(xiàn)。

圖4 系統(tǒng)框圖

　　開關(guān)損耗最小正弦PWM的生成

　　由于Ux，Uy，Uz相位相差120度，因此以Ux為例進(jìn)行分析。

　　Ux為分段函數(shù)，與為正弦函數(shù)且以對(duì)稱。僅需實(shí)現(xiàn)其中一段，另一段對(duì)稱處理即可。

　　的實(shí)現(xiàn)：

　　因此僅需要利用0-120度的正弦表即可以實(shí)現(xiàn)，即，其中M為幅值。Uy，Uz的實(shí)現(xiàn)與Ux相似，相位差為120°。

　　通過控制M和x即可控制電機(jī)相電壓的幅值及相位。

　　開關(guān)損耗最小正弦PWM控制與霍爾位置傳感器的關(guān)系

　　通常直流無刷電機(jī)采用霍爾傳感器定位轉(zhuǎn)子位置，由于傳統(tǒng)控制方式為方波控制，因此3個(gè)霍爾傳感器即可滿足要求。霍爾傳感器的位置與轉(zhuǎn)子反電勢(shì)之間的關(guān)系見圖5，即霍爾傳感器安裝于反電勢(shì)為30°、90°、150°、210°、270°、330°的位置。具體霍爾輸出值與霍爾的具體安裝方式相關(guān)。

圖5 BLDC霍爾傳感器輸出與反電勢(shì)之間的關(guān)系

　　采用開關(guān)損耗最小正弦PWM控制BLDC時(shí)，電機(jī)端線電壓與霍爾傳感器輸出之間的關(guān)系示意圖如圖6。

圖6 采用開關(guān)損耗最小正弦PWM時(shí)，端線電壓與霍爾狀態(tài)的關(guān)系

　　由圖2可知，采用開關(guān)損耗最小正弦PWM時(shí)電機(jī)端線電壓超前于相電壓30°，因此可得采用正弦波控制時(shí)電機(jī)相電壓與反電勢(shì)同步。

　　由于相電壓超前于相電流，因此相電流滯后于反電勢(shì)。

　　轉(zhuǎn)速計(jì)算

　　轉(zhuǎn)速計(jì)算依賴于霍爾傳感器，理想狀態(tài)下相鄰兩個(gè)霍爾狀態(tài)的間隔為60°，實(shí)際應(yīng)用中由于存在安裝誤差，實(shí)際間隔并非60°，會(huì)引入計(jì)算誤差。本文檔中采用一個(gè)霍爾傳感器的輸出作為轉(zhuǎn)速計(jì)算參考，如圖7所示。其中高低電平分別為180度，不會(huì)引入安裝誤差。利用此信息即可計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速。

圖7 轉(zhuǎn)速計(jì)算