无传感器BLDC驱动控制系统的设计

文章摘要：2. 反电势过零方案在无位置传感器直流无刷电机模型推导的基础上，可以采用图4所示的方法，对无传感器直流无刷电机不导通相绕组产生的反电势进行过零检测。图4中的电阻R 起分压作用，可以看出进入比较器LM339正端的A、B、C三相电压与过零点检测相(参考相)电压明显成两倍关系，对于星形电机绕组，零点是两相通电电压的一半，经过电压比较给出零点信号到单片机，收到信号后再在程序中进行换相处理，以确保电机正常运行。LM339的出端信号就是所谓的电机转子位置信号，相当于传感器信号，实质上是发出换相通知。www.88dzw.com 图7：电机驱动板。 系统软件流程打开电源开关，程序上电运行，系统进入初始化。初始

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2. 反电势过零方案

在无位置传感器直流无刷电机模型推导的基础上，可以采用图4所示的方法，对无传感器直流无刷电机不导通相绕组产生的反电势进行过零检测。图4中的电阻R 起分压作用，可以看出进入比较器LM339正端的A、B、C三相电压与过零点检测相(参考相)电压明显成两倍关系，对于星形电机绕组，零点是两相通电电压的一半，经过电压比较给出零点信号到单片机，收到信号后再在程序中进行换相处理，以确保电机正常运行。LM339的出端信号就是所谓的电机转子位置信号，相当于传感器信号，实质上是发出换相通知。

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图7：电机驱动板。

系统软件流程

打开电源开关，程序上电运行，系统进入初始化。初始化程序主要对各控制口设定初值，包括I/O输入输出、A/D转换、PWM控制和中断处理等。初始化完毕，判断控制开关打到正向还是反向，在非巡航模式下，等待车用转把(相当于一个电位器)给定PWM值，开始以低速同步起动，若未给定PWM值，则一直停在程序初始部分，电机不运行。

一旦电机同步起动稳定后，就会有反电势产生，立即跳入反电势运行阶段。在这一阶段，可以对电机进行加速或减速，根据A/D采集电位器电压给定PWM值，平滑调速，无抖动。众所周知，车用转把是弹簧做的，松手会回弹，如果不加控制，电机就会立即停转，为解决这一问题，控制器加入了巡航功能，即PWM值给到一定程度，只要开关指向巡航，电机就以那一时刻采到的转速固定运行，即使转把回弹，电机仍以固定转速正转或反转。所以在巡航模式下，调速不起作用，当取消巡航模式，则又回到PWM随时改变的状态。

在电机正常运行的同时，记录换相次数。根据电机磁极对数不同有异，本驱动系统所对应的电机换一次向才转过10°，所以换36次向才转过一圈，即正转或反转的顺序导通要循环6次。此时，执行一次内部中断，程序跳入行程计量部分，累加一次车轮的周长。

当浮点数累加完毕，由键盘察看判断。若需要察看，立即跳入LCD部分，将累加完的总和转换成十进制数，此处以km为单位，保留一位小数。再调用LCD显示子程序，并使用查表的办法将转换结果写入HT46R6?单片机的RAM存储区1，即可在液晶屏上显示里程，然后中断返回到主程序。若不需要察看行程，则累加完毕就直接返回主程序。

 
图8：系统程序流程图。

注意，本文中控制器的主程序中，正反转两部分程序完全对称，只不过正转计量行程，而反转没有，其它细节处理上没有差别。系统软件流程如图8所示，其中反电势模块流程见图9。

 
图9：反电势程序流程图。

本文小结

实验证明，本驱动控制系统的设计方案具有可行性。反电势检测换相很正常，无级调速系统平滑，有巡航功能；刹车及时，制动柔和，完全能实现单片机对无传感器直流无刷电机的基本控制。行程计量采用浮点数累加，结果在LCD上显示，简易直观。该控制器成本低廉，操作简单，可靠性高。本设计虽在BLDC反电势控制上取得一些进步，但功能仍需完善，IR2132要通过电阻分流设定过流值，遇到异常情况，根据过流值大小判断是否切断电路；因电机低速运行时，反电势值小，经比较器可能得不到换相信号，若将该参考端固定电压做成可变的，可增大调速范围。

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