無(wú)刷直流電機調速控制系統中的應用方案

b.換向調速電路

無(wú)刷直流電動(dòng)機轉速的控制方法可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法兩類(lèi)。由于前者所受的各類(lèi)限制較多，且勵磁線(xiàn)圈電感較大動(dòng)態(tài)響應較差。所以常用的是改變電樞端電壓以實(shí)現調速的電樞電壓控制法。設直流電源電壓為Ud，為電樞串聯(lián)一個(gè)電阻R并接到電源Ud，則電樞兩端的電壓Ua為Ua=Ud-IaR，顯然調節電阻R即可改變端電壓從而達到調速目的。但這種傳統的調壓調速方法效率較低。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展出現了許多新的電樞電壓控制方法。PWM脈寬調制就是其中之一。其基本原理如圖2所示。

設加在電機電樞兩端的矩形波的幅值電壓為Ud 則電機電樞兩端電壓的平均值為

Ua=(T1-T2)Ud/(T1+T2)=(2T1/T2-1)Ud=(2α-1)Ud

其中α為占空比，通過(guò)改變α的值可達到調壓的目的。由于0 ≤α≤1, Ua值的范圍是-Ud～+Ud,因而電機可以在正、反兩個(gè)方向調速運轉。

通過(guò)單片機可采樣電動(dòng)自行車(chē)手柄上可調電阻的電壓，再經(jīng)A/D轉換后送到PWM寄存器，從而控制單片機的PB1腳，輸出占空比可調的PWM 信號。該信號和來(lái)自限流電路LM358比較器的輸出信號一起通過(guò)軟件比較，在限流電路不工作的情況下輸出PWM信號，以配合軟件控制的PB0、PD5和PD6引腳來(lái)驅動(dòng)相應的光耦，進(jìn)而控制MOSFET全橋電路換相導通，實(shí)現電機的換向。因此,通過(guò)調節單片機PWM信號的占空比,最終可改變加在電動(dòng)機定子繞組上的電壓,從而實(shí)現電動(dòng)機的調速。

4 系統軟件控制

ATmega8在軟件上能有效支持C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言。C語(yǔ)言目前已成為設計嵌入式系統的標準語(yǔ)言，它既有普通高級語(yǔ)言結構化編程、可讀性好、維護方便的特點(diǎn)，又具有匯編等低級語(yǔ)言對硬件訪(fǎng)問(wèn)方便、代碼效率高的特點(diǎn)。本設計是用C語(yǔ)言編程實(shí)現的，具有很好的可移植性。其程序流程圖如圖4所示。

5 結束語(yǔ)

用本方案設計的電動(dòng)自行車(chē)調速控制系統在實(shí)驗運行過(guò)程中獲得了良好的動(dòng)、靜態(tài)特性。高性?xún)r(jià)比ATmega8單片機的運用大大降低了成本，提高了軟件設計靈活性，豐富了硬件接口功能，為今后系統升級創(chuàng )造了良好條件。