單片機在電動(dòng)高爾夫球車(chē)永磁無(wú)刷直流電機驅動(dòng)系統的應用

　　在大量的實(shí)際調試中，我們小組總結出了一種行之有效的方法：這個(gè)思路非常簡(jiǎn)單，即讓油門(mén)踏板踏位不僅對應力矩的給定量，還將與電機繞組最大給定線(xiàn)電壓相對應。此時(shí)，油門(mén)踏板踏位的任何改變必然導致最大給定線(xiàn)電壓的改變也必然將改變電機的轉速。這可以從無(wú)刷直流電機的調壓調速特性得出。這里我稱(chēng)其為“最大力矩控制策略”。對應不同類(lèi)型的電機，該策略可能要做必要的調整。

簡(jiǎn)單而新穎的無(wú)位置傳感策略

　　在全速度范圍內尋找一種可靠的低成本的無(wú)位置傳感器位置獲取策略顯得非常重要。得益于永磁無(wú)刷直流電機的工作特性――只需要離散的位置信號，以及相繞組之間的互感耦合效應，我們研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種稱(chēng)之為“間接電感法”的無(wú)位置傳感器算法。通過(guò)分析我們發(fā)現在互感耦合效應會(huì )導致PWM調制的有效和無(wú)效期間相端電壓的差與轉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到要求，都可以得到可靠的位置信息。在低速范圍內，這種方法顯得更為有效，可以有效彌補反電動(dòng)勢法的不足以獲得全速度范圍內的轉子位置信息。由于進(jìn)度上的關(guān)系，該方法在本設計中沒(méi)有體現，目前該策略的算法實(shí)現還在有條不紊的進(jìn)行。
　
Microchip芯片的特點(diǎn)及其在項目中的應用

　　主控制芯片是控制系統的核心，它提供給逆變器驅動(dòng)信號、對功率驅動(dòng)保護進(jìn)行處理、實(shí)時(shí)采樣轉換電流等模擬信號、采集位置信號、通過(guò)開(kāi)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(guò)CAN總線(xiàn)與外部其它系統交換信息、對各種信息進(jìn)行分析處理、協(xié)調各部分的工作等。

　　本設計所描述的電動(dòng)高爾夫球車(chē)永磁無(wú)刷直流電機驅動(dòng)系統采用的主控制芯片dsPIC30F4011即來(lái)自Microchip公司，它專(zhuān)為電機控制領(lǐng)域設計。dsPIC30F芯片被稱(chēng)為具有DSP功能的MCU，既具有控制功能強，而又有DSP的數字信號處理強的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使它比一般的DSP硬件開(kāi)發(fā)電路更簡(jiǎn)單更便宜，而比同檔的單片機更能適應數字信號處理的要求。在控制器的設計中，主要使用了芯片的如下外圍模塊資源[9]：

　?、?電機控制PWM模塊（MCPWM）：PWM工作于中間對齊方式，調制頻率選擇為10kHz，文獻[4]認為該頻率可使能量密度、噪聲及電磁干擾同時(shí)達到最優(yōu)；輸出配置為獨立模式，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(shí)刻同步，該時(shí)刻被認為具有最小的地線(xiàn)耦合干擾，有望獲得準確的模擬量值；

　?、?8路10位高速A/D轉換通道（AD）：用來(lái)在每個(gè)PWM周期中同時(shí)對母線(xiàn)電壓、兩組油門(mén)給定、兩組剎車(chē)模擬量信號、兩相電流、鋁基板溫度8個(gè)信號進(jìn)行采樣，且采樣與PWM時(shí)基同步；

　?、?電平變化中斷（CN）：來(lái)自電機霍爾傳感器的位置信號發(fā)生電平變化時(shí)會(huì )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)施電機換相、辨別電機轉向以及計算轉速；

　?、?定時(shí)器4（TMR4）：定時(shí)器4工作于周期計數模式，以記錄相鄰兩個(gè)電周期發(fā)生的間隔，用來(lái)計算轉速；

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

　　即便是初學(xué)者，你也會(huì )發(fā)現Microchip的開(kāi)發(fā)平臺極易上手，他的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境完全免費，也有一些價(jià)格低廉的在線(xiàn)調試工具如ICD2，當然要進(jìn)行系統的開(kāi)發(fā)，還需要一塊目標板。再加上RISC的采用，你會(huì )發(fā)現即便采用匯編語(yǔ)言編程也一樣輕松，當然我在設計中采用的還是C語(yǔ)言，某些需要高質(zhì)量目標代碼的地方采用了嵌入行內匯編的這種混合編程方式以達到代碼質(zhì)量和效率的平衡。