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1、基于SVPWM的三相无刷直流电机控制策略王淑红（1969－）女，甘肃靖远人，毕业于西安电子科技大学电子信息工程专业，副教授，硕士，从事电气自动化和测控技术的教学和科研工作。摘要：介绍了以TMS320F2812为核心的永磁无刷直流电机控制策略。对于反电动势波形接近正弦的永磁无刷直流电动机，介绍了一种利用基于六个离散位置信号的自同步SVPWM控制方法,用于抑制电磁转矩脉动。文章对其硬件电路和软件设计进行了介绍。由于其结构简单，低成本，高可靠性，可望在电机驱动和工业控制领域获得广泛的应用。关键词：永磁无刷直流
2、电动机；控制器；TMS320F2812；SVPWMAbstract:ThedesignofthePMDCbrushlessmotorcontrolstrategybasedonTMS320LF2812isintroducedinthispaper.TheBLDCMwithsinusoidalbackEMFandaself-synchronousSVPWMcontrolmethodbasedonsixdiscretepositionsignalsforminimizingtorquerippleisals
3、ointroducedhere.Thehardwarecircuitandsoftwaredesignispresented.Becauseofitssimpleconstruction,lowcost,andhighreliability,thissystemcanbewidelyappliedinthefieldofmotordriveandcontrol.Keywords:PMDCbrushlessmotor；Controller；TMS320F2812；SVPWM1 引言 无刷直流电动机利用
4、电子换向器取代了机械电刷和机械换向器，因此它不仅保留了直流电动机的优点，而且又具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，使它一经出现就以极快的速度发展和普及。现已广泛应用于伺服控制、医疗机械、仪器仪表、机器人、家用电器等领域。其相应的控制系统一直采用复杂的电子线路或51系列单片机,因此或多或少存在可靠性差、成本高、抗干扰能力差等缺点。随着电力电子技术的不断发展,单片机的性能得以不断提高,基于TMS320F2812DSP的控制系统,可实现三相绕组直流无刷电动机控制的智能化,并具有成本低、工作可靠
5、、抗干扰能力强、通用性强等特点。2 直流无刷电动机的控制方案2.1 控制系统的硬件构成 系统的原理框图如图1所示。它主要由三相绕组直流无刷电动机主电路、TMS320F2812控制系统、驱动电路及检测保护电路等部分组成。 图1 控制系统硬件框图2.2 直流无刷电动机简介 三相绕组直流无刷电动机主要由电动机、位置传感器和电子开关线路三部分组成。它有3个互为120°(机械角)的定子绕组,经由6只MOSFET管组成的三相全控
6、电路供电,永久磁铁按一定的极对数(2p=2,4,…)安装在转轴上,其位置传感器主要起着测定转子磁极位置的作用,为电子开关控制电路提供正确的换相信息。电子开关线路用来控制电动机定子上各相绕组通电的时刻、顺序和时间。当定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢所产生的磁场相互作用而产生转距,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置转换为电信号,去控制电子开关线路,电子开关管MOSFET就以两两通电方式要求的次序进行换相,从而使三相定子绕组按一定次序导通。当改变MOSFET的导通顺序时,就改变了电机的转向
7、[2]。3 SVPWM控制方法 无刷直流电动机的反电动势波形一般为梯形波。在实际应用中，为了消除齿槽转矩，常采用斜槽、分数槽、合理设计磁极形状和充磁方向等措施，这些措施往往使得电机的反电动势波形更接近正弦。这种情况在中小功率无刷直流电机中更为常见。对于这类电机，采用正弦波电流驱动比采用120°导通型三相六拍方波驱动，更有利于减小电磁转矩脉动。因此寻求利用方波型无刷直流电机三个霍尔元件产生的六个离散位置信号，来实现正弦波电流驱动，具有重要的现实意义。
8、 图2 无刷直流电动机逆变器示意图 三相电压型逆变桥的上桥臂和下桥臂开关状态互补，故可以用三个上桥臂的功率器件的开关状态来描述逆变器的工作状态，记功率器件上桥臂开通状态表示为“1”，下桥臂开通状态表示为“0”，则上桥臂的开关状态有八种组合，用[a，b，c]表示桥臂的状态。对应于不同组态时输出给电机的相、线电压对应值(相对应于三相全波整流后的直流电压Ud)如表1所示。
