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1、2009年仪表技术与传感器2009第11期InstrumentTechniqueandSensorNo111基于AVR单片机的直流无刷电机智能控制系统设计崔丽,叶先明(武汉大学动力与机械学院,湖北武汉430072)摘要:分析目前直流无刷电机控制器的现状,设计了一种直流无刷电机通用的控制系统,通过开关选择有位置传感器或者无位置传感器控制模式,实现了相同额定电压额定功率的直流无刷电机控制器的通用,并可通过RS-232与PC机通信方便上位机对电机运行状况进行监控,并通过24V,220V两种额定功率的电机的实际运行,验证了系统的可行性。关键词:直流无刷电机;AVR单片机;反电动势;智能控制中
2、图分类号:TM3文献标识码:A文章编号:1002-1841(2009)11-0034-03DesignofBLDCMIntelligentControlSystemBasedonAVRSingle2chipMicrocomputerCUILi,YEXian2ming(PowerandMechanicalEngineeringDepartment,WuhanUniversity,Wuhan430072,China)Abstract:BasedonthepresentconditionoftheBLDCMcontrolsystem,thispaperdesignedanewunivers
3、alcontrolsystemwhichhastwokindsofcontrolmodespreparedforBLDCMhassensorandsensorless.Thiscontrollercanchooseacontrolmodebyabutton,andthiscontrollercanbeusedtocontrolanyBLDCMhasthesameratedvoltageandratedpower.ThecontrollercancommunicatewithPCthroughRS2232.Andthepaperprovedthedesignisusablebyboth
4、24Vand220VratedvoltageBLDCM.Keywords:BLDCM;AVRsingle2chipmicrocomputer;CEMF;intelligentcontrol0引言直流无刷电机,即有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等特点,又有直流电机运行效率高、调剂性能好等特性,而且由于不受机械换向的限制,易于做到大容量、高转速,在汽车、机器人、办公自动化以及工业现场都有广泛的应用前景。针对永磁直流无刷电机的控制大致有以下3种方式:采用专用集成电路控制芯片、基于单片机、利用高性能的数字信号处理器(DSP)。利用专业集成电路控制芯片(如MC33035)组建的控制系
5、统简单、成本低廉,但是由于集成电路控制芯片在硬件上完成了从位置检测、译码到PWM调制输出的所有工作,系统功能不能进一步扩展,限制了专用集成电路控制芯片在一些场合的应用。DSP内部结构使控制系统能够实现复杂的控制算法,可以将速度环和电流环都以数字方式实现,形成全数字控制,但DSP价格较高而且其外围电路等的设计较复杂,成本较高,不适合批量生产。使用单片机设计简单,价格低廉,又有相当的控制功能和处理速度可以满足通常状况下的控制要求,是设计直流无刷电机控制系统的首选。1直流无刷电机直流无刷电机与有刷直流电机相比,用电子换向替代了机势为120°的梯形波,直流电动机电枢磁势轴线与励磁磁势轴线械换
6、向装置,在内部结构上有了显著的变化,二者在运行特性为60°到120°电角度时,产生的电磁转矩最大。因此为保持电和控制方法上也有很大的差别。文中所使用的控制对象为三机输出最大的电磁转矩,无刷直流电动机必须保持每60°就换相星型直流无刷电机。向一次。即转子每转过60°电角度时,逆变器开关管之间就进直流无刷电机系统的工作原理如图1所示,它采用两两导行一次换流,定子磁状态就改变一次。可见,电机定子有6个通的控制方式,反电动势和电流波形如图2所示。因为反电动磁链状态,其中每一个状态都是两相绕组导通,每相绕组中流过电流的世界相当于转子旋转120°电角度,每个开关管的导通收稿日期:2008-12-
7、16收修改稿日期:2009-07-10©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第11期崔丽等:基于AVR单片机的直流无刷电机智能控制系统设计35角也是120°,该逆变器为120度两两导通型。为了保证直流无15V电源。芯片内部具有欠压锁定、外部过流封锁和鼓掌输出刷电机的正常换向,必须有位置检测单元,为其提供转子的位
