无刷直流电机的简易控制器

无刷直流电机的简易控制器

无刷直流电机的简易控制器

56机电一体化 Mechatronics 2005年第1期

无刷直流电机的简易控制器

SimpleControllerofBrushlessDCMotor

朱志红 张 楷

(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心,武汉 430074)

  摘 要:该文叙述了一种无刷直流电机简易控制器的原理与实现。该控制器使用一款非常适合于电机控制的51系列C8051F310单片机,并由门阵列辅助单片机工作,从而减轻其负担。的前提下,整个控制系统非常简单。

关键词:无刷直流电机  控制器  单片机  门阵列

Abstract:ThispaperdescribestheprincipleandtheaDCmotorcontroller.ASCMof51series———C8051F310,isusedinverysuitableforcontrollingtheelectromotor.AnFPGAisalsousedtheitsburden.Thus,thewholesystemisgreatlysimplifiedintheandprecisionguarantee.

Keycontroller  SCM  FPGA

 

0 引言

无刷直流电机具有良好的调速性能,由于采用电子换向,脉宽调制波调速,在进一步提高直流电机性能的同时又克服了直流电机机械换向带来的一系列问题,从而大大延长了电机的使用寿命。直流无刷电机控制电路在实现上主要有控制电路微处理器、数字信号处理器和专用集成电路等3种方式。使用单片机或DSP辅以外围处理电路的方法,其测频、换相、控制调节等均由软件实现;使用电动机控制专用芯片结合单片机的方法,其测频、换相、脉宽输出、A/D转换与控制调节等多由专用芯片实现。本文叙述了一个很适合电机控制的单片机以及门阵列实现的一个简易的无刷直流电机控制器。1 硬件结构

1.1 无刷电机原理及换相

电平信号,查表得出将要切换的相位,从而改变相

应的输出状态。在转子到达指定位置时改变定子导通相,实现定子磁场改变。三相电机导通方式有二二导通与三三导通两种。较之二二导通方式,三三导通方式合成转矩大、波动小,每相绕组通电时间长、利用率高,所以这里选用三三导通方式。在三三方式下,3个霍尔位置传感器循环产生6种排列,即6种导通状态,每转60°更换一次,其电路如图1所示。每种排列,都有与之相对应的功率管导通排列,根据相位信号,就能决定导通列表。导通列表如表1所示。使用门阵列可以轻松实现导通状态的转换,如图2所示。

无刷直流电机采用永磁体作为转子,用定子绕组换相来代替电刷换相,用霍尔元件传感转子采集信息。内置的3个霍尔元件实时输出确定的3个电平信号来表征转子位置信息,根据这3个

图1 三相星形全桥驱动电路

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