基于A(yíng)Tmega48的三相無(wú)刷電機控制方法

2 ATmega48單片機
ATmega48單片機是Atmel公司基于自動(dòng)電壓調整器(Automatic Voltage Regulator，簡(jiǎn)稱(chēng)AVR)增強型精簡(jiǎn)指令集計算機(RISC)結構的低功耗8位CMOS微控制器。具有先進(jìn)的指令集及單時(shí)鐘周期指令執行時(shí)間，其數據吞吐率可以達到1 MIPS/MHz。AVR內核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。這些寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元(ALU)相連接．可在一個(gè)時(shí)鐘周期內通過(guò)一條指令同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)獨立的寄存器，因此可提高代碼效率。
ATmega48的硬件資源有：4 KB的系統內可編程Flash：256字節的EEPROM：512字節的SRAM；23個(gè)通用I／0口線(xiàn)；32個(gè)通用工作寄存器；2個(gè)帶獨立預分頻器和比較器的8位定時(shí)器／計數器；1個(gè)帶預分頻器、比較器和捕捉功能的16位定時(shí)器/計數器；帶獨立振蕩器的實(shí)時(shí)計數器；6個(gè)通道PwM；8路10位A／D轉換器；6路10位A／D轉換器；可編程的串行USART接口；可工作于主機／從機模式的SPI串行接口；面向字節的2線(xiàn)串行接口；獨立片內振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器；片內模擬比較器及5種可通過(guò)軟件選擇的省電模式。ATmega48具有豐富的I／0口、A／D轉換器、定時(shí)器／計數器、PWM通道等資源，為實(shí)現三相無(wú)刷直流電機的控制、換相檢測等提供了方便。

3 三相無(wú)刷電機的控制實(shí)現方法
圖1示出采用ATmega48單片機實(shí)現三相無(wú)刷電機控制器的原理圖。圖中，PC0、PCI和PC2為輸入，用以接收來(lái)自電機U，V，W換相的霍爾傳感器檢測信號；PD5和PD6用于控制電機U相的功率驅動(dòng)器件；PBl和PB2用于控制電機V相的功率驅動(dòng)器件；PD3和PB3用于控制電機W相的功率驅動(dòng)器件；PC3為電機給定轉速的輸入電壓。

作為一種同步電機，直流無(wú)刷電機的轉子轉速受定子旋轉磁場(chǎng)速度及轉子極數的影響。當轉子的極數固定時(shí)，只要改變定子的旋轉磁場(chǎng)頻率，即可改變轉子的轉速。直流無(wú)刷電機是一種控制定子的旋轉磁場(chǎng)頻率，并將電機轉子轉速回饋控制中心進(jìn)行反復校正．以達到接近直流電機的特性。當負載變化時(shí)，它能在額定負載范圍內控制電機的轉子維持一定的轉速。
圖2給出用于圖1中的功率驅動(dòng)電路。該驅動(dòng)部分由上臂VQl，VQ3，VQ5和下臂VQ2，VQ4，VQ6的6個(gè)功率晶體管組成，用于連接電機作為控制流經(jīng)電機繞組的開(kāi)關(guān)?？刂撇糠痔峁㏄WM，用于決定功率晶體管開(kāi)關(guān)頻率及換相的時(shí)刻。在控制直流無(wú)刷電機轉速時(shí)．通常希望在負載變化時(shí)也能使電機轉速穩定在設定值內，而不發(fā)生太大的波動(dòng)。因此，在無(wú)刷電機內部設置霍爾傳感器．以感應磁場(chǎng)變化，該傳感器既可作為電機轉速中閉環(huán)控制的速度反饋部件，也可作為相序控制的依據。