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1、30《测控技术》2006年第25卷第7期航模直流无刷无感电机调速控制系统设计戴敏,曹杰,史金飞(东南大学机械工程系,江苏南京210096)摘要:针对航模用无传感器无刷直流电机的特点,设计开发了其专用调速控制系统。首先分析了无传感器无刷直流电机的位置检测方法、PWM调制方式和启动策略等控制原理。接着以MEGA8单片机为核心设计了硬件系统,对几个关键控制电路给出了原理图并进行了详细阐述。最后还给出了系统控制多种航模用电机的测试结果。关键词:无位置传感器;无刷直流电机;控制系统;MEGA8中图分类号:TM301文献标识码:
2、B文章编号:1000-8829(2006)07-0030-04DesignofaSpeed-AdjustmentControlSystemforSenselessBrushlessDCMotorDAIMin,CAOJie,SHIJin-fei(MechanicalEngineeringDepartment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Aspeed-adjustmentcontrolsystemofsenselessbrushlessDCmotorinaero
3、modellingisintroduced.Somebasictheories,suchasmethodsofpositiondetection,PWMcontrolandstartingpolicyofsenselessBLD-CMaredissertedinthefirs.tThehardwaredesignisbasedonMEGA8microcontroller.Somekeycontrolcir-cuitsarediscussed.Finally,atestresultofcontrollingmult-isensorl
4、essBLDCMinaeromodellingisspecified.Keywords:senseless;brushlessDCmotor(BLDCM);controlsystem;MEGA8航模用无刷直流电机(BLDCM)具有体积小、重量开环控制,转速负反馈控制和电压负反馈加电流正反轻、效率高和可靠性高等优点,由于航模领域的特殊馈控制。其中开环控制方式适合于转速精度要求不高性,对于电机的控制系统也提出了一些特殊的要求,其的场合,转速负反馈方式适合于机械特性要求比较硬、中最重要的就是要求控制系统的体积小、质量轻。这转速精度比
5、较高的场合,而电压负反馈电流正反馈方就要求设计者在设计控制电路时必须使用较少的元器式则应用于动态性能要求比较高的场合。航模用的无件和较简单的电路。刷直流电机对于转速精度要求并不很高,使用开环控关于无传感器无刷直流电机控制系统的研究很制方式就可满足要求。[3]多,其中文献[1]提出了使用MC68HC908GP32芯片为图1是无刷直流电机的电路原理图。采用二相核心的无传感器无刷直流电机控制应用策略;文献导通星形三相六状态控制策略时,其工作过程如下:[2]提出了一种基于DSP的无传感器无刷直流电机控t=0电流:电源+→T1→U→V→T
6、4→电源-制方法,借助于DSP的强大运算处理能力,完全由软t=60电流:电源+→T1→U→W→T6→电源-件实现反电势过零检测换相和开环起动。这些方法均t=120电流:电源+→T3→V→W→T6→电源-能实现对电机的控制,但是在电路设计上都比较复杂,t=180电流:电源+→T3→V→U→T2→电源-与航模用无刷电机控制系统电路设计简单的要求相矛t=240电流:电源+→T5→W→U→T2→电源-盾。本设计是以MEGA8单片机为核心的无刷直流电t=300电流:电源+→T5→W→V→T4→电源-机控制系统,该系统充分发挥MEG
7、A8单片机的特点,t=360电流:电源+→T1→U→V→T4→电源-外围控制电路十分简单。1无传感器无刷直流电机控制简介目前常用的无刷直流电机控制方法可分为3类:收稿日期:2005-12-06作者简介:戴敏(1977),女,江苏泰兴人,在读博士研究生,主图1无刷直流电机的电路原理图要研究方向为机械制造及其自动化技术。由此可看出,只要转子在合适的位置及时准确地航模直流无刷无感电机调速控制系统设计31[4]切换相应的开关管进行换流,电机就能平稳旋转并获用了反电动势过零法对转子位置进行检测。该方得最大的转矩。法具有线路简单、
8、技术成熟、成本低廉等优点,当然也存在电机不转及转速很低时,反电势无法检测的缺点。2系统设计对于这些不足,作者使用了软件优化等方法予以克服。2.1总体设计反电势过零法的工作原理如图3所示:在任何时如前所述,在航模电机调速控制系统中,对设计者刻,电
