基于dsPIC30F3010的無(wú)刷直流電動(dòng)機控制系統設計

三相反電動(dòng)勢檢測電路圖如圖5所示。圖中畫(huà)出了3個(gè)檢測通道，分別是U、V、W三相反電動(dòng)勢的檢測，其電路原理其實(shí)是簡(jiǎn)單的電阻分壓網(wǎng)絡(luò )，主要是為了將較高的信號電壓降低，滿(mǎn)足單片機AD轉換輸入要求。3相電壓經(jīng)過(guò)22 kΩ與2．4 Ω電阻的分壓后，再經(jīng)過(guò)300 Ω電阻進(jìn)入AN3，AN4，AN5這3個(gè)AD管腳，用AN3、AN4、AN5實(shí)現電機端電壓檢測，得到反電動(dòng)勢過(guò)零點(diǎn)。在PWM開(kāi)通期間，檢測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)勢過(guò)零點(diǎn)信號。
1．5 電流采樣與過(guò)流保護電路
電流采樣與過(guò)流保護電路如圖6所示。為了獲得電機的電流反饋信息，在DC母線(xiàn)負電壓與地之間連接了一個(gè)低阻值的電流檢測電阻(25 mΩ)。由此電阻產(chǎn)生的電壓被一個(gè)外部運放(MCP6002)放大并反饋到ADC輸入(RB1)。

dsPIC30／33的電機控制系列MCU，都有一個(gè)FLTA腳，當得到低電平輸出時(shí)，可以關(guān)斷PWM的有效輸出，使之成為無(wú)效。這是一個(gè)硬件處理的機制，因此可以快速處理故障事件，以實(shí)現安全操作。通過(guò)與電流反饋電路相連接的比較器電路(U6)可以獲得故障輸入信號，且比較器門(mén)限值可通過(guò)電位器POT2進(jìn)行調節。

2 系統軟件設計
軟件設計包括DSC事件管理器初始化程序、電機起動(dòng)程序、換相子程序、中斷服務(wù)程序、速度環(huán)和電流環(huán)的控制程序等。主要實(shí)現了電機的開(kāi)環(huán)啟動(dòng)、過(guò)零檢測、換相、以及轉速和電流閉環(huán)控制等。軟件設計是在Microchip公司的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境MPLAB IDE中完成的，控制程序用C30語(yǔ)言編寫(xiě)。
主程序是一個(gè)死循環(huán)結構，用來(lái)完成dsPIC30F3010初始化、看門(mén)狗程序和中速事件處理程序。軟件結構是以主程序為主，通過(guò)函數調用和全局變量與子程序進(jìn)行參數傳遞。中速事件處理程序每10 ms循環(huán)一次，包括電機啟動(dòng)、速度控制、電流A／D轉換及循環(huán)調用中斷服務(wù)子程序等，是整個(gè)系統最重要的程序。主程序流程，中速事件處理程序流程分別如圖7、8所示。

軟件設計需注意以下4個(gè)問(wèn)題：1)使用電機控制PWM模塊的特殊事件觸發(fā)器來(lái)啟動(dòng)A／D信號轉換，可以使A／D轉換與PWM時(shí)基同步。2)應舍棄換相后的最初幾個(gè)反電勢采樣點(diǎn)，這樣很容易避開(kāi)相繞組的去磁問(wèn)題，因為換相后繞組電流不會(huì )立即為零，要經(jīng)過(guò)一個(gè)續流過(guò)程下降為零。3)不對端電壓波形用硬件進(jìn)行明顯濾波，而是由軟件根據PWM波形仔細地選取信號采樣點(diǎn)，可排除互耦PWM于關(guān)噪聲和不連續電流問(wèn)題。4)使用QEI計數器記錄連續監測到兩個(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2中，定時(shí)器2經(jīng)過(guò)30°電角度時(shí)間觸發(fā)中斷，調用換相子程序進(jìn)行電子換相。