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基于单片机的直流无刷电机控制系统设计

发布时间:2020-07-21 18:32:08 阅读: 来源:PBT厂家

1 无刷直流电动机控制原理 无刷直流电动机系统由电动机、转子位置传感器、电子开关线路和驱动电路等4部分组成。其工作原理图如图1所示。

直流电源通过驱动和开关电路向电动机的定子绕组供电,提供励磁电流,位置传感器随时检测到转子位置,并根据转子的位置信号控制开关管的导通和截止,从而实现电子换向。随着电动机转子永磁体的转动,作用于位置传感器H1、H2、H3的磁场方向N-S极发生变换,使位置传感器产生相位差为120°的方波信号,如图2所示波形。

随着电动机转子永磁体的转动,作用于3个位置传感器HALL1、HALL2、HALL3的磁场方向N-S极发生变换,使位置传感器产生相位差为120°的6状态编码信号:101、100、110、010、011、001,产生控制开关器件MOSFET或IGBT等功率管按一定顺序两两导通的控制信号,这样转子每转过一转,6个功率开关管及按固定组合成的6种状态依次导通,保证电机的正常运转。2 系统硬件设计2.1 主控制器模块 本系统采用飞思卡尔公司生产的一款16位的9S12系列的MC9S12D64单片机作为主控制器,该芯片具有丰富的I/O端口;片内有8 KB RAM、64 KB Flash、2 KB EEPROM;SCI,SPI,PWM和串行接口模块;带有6路12位PWM模块,可设定为中心对齐或边沿对齐模式,正好用于电机的三对电极的变频控制;片内具有增强型捕捉定时器、8路10位A/D转换模块可用于电流、电压等的检测,实现对控制系统的保护,也可接各种传感器,大大简化外围电路和软件设计。 该系统包括MC9S12D64单片机工作的外围系统、电机位置传感器信号检测部分、电机驱动电路、通信电路和温度电流检测电路。其实现的硬件电路如图3所示。

该控制系统主要功能为电动机的正反转的控制、起停控制,转速的测量和闭环调速、电机温度、电流检测与保护等。其中单片机外围系统包括模式选择、复位电路、晶振电路和电源4部分;电机位置传感器的3路输入信号HALL1/HALL2/HALL3经上拉和滤波后分别接入PT0/PT1/PT2引脚,利用该单片机的输入捕捉功能就可以实现电机每转过60°就产生一次中断,很方便地得到转子位置和电机的转速;由PB口输出控制电机转动的驱动控制信号;AN0/AN1口输入测得的电机温度和电机电流信号,A/D转换后换算成实际的温度和电流值。此外利用串口0连接RS485总线接口器件SN75176与上位机进行通信,接收上位机的转速、起停、转向等命令,并把电机转速、温度等电机信息发给上位机,硬件电路简单可靠。 电流变送器相关文章:电流变送器原理

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