基于锁相环倍频的BLDCM速度控制系统设计.pdf

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1、2011年第30卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)91基于锁相环倍频的BLDCM速度控制系统设计李楠，田小玲，钟灶生，薛方正(重庆大学智能自动化研究所，重庆400044)摘要：介绍一种基于锁相环六倍频速度采集的无刷直流电机(BLDCM)控制系统，以高性能处理器STM32为核心控制元件，采用锁相环倍频技术实现对电机转速的高精度控制。该系统包括处理器、驱动电路、逆变电路、倍频电路和电机，其中倍频电路对三路霍尔信号实现六倍频处理，输出作为系统的速度反馈。经仿真和实际测试，所设计的锁相环六

2、倍频电路，能够准确有效地进行速度采集和处理，从而提高控制系统速度采集的精度。实验表明：该控制系统实用性强，具有较高的工程应用价值。关键词：无刷直流电机；锁相环；六倍频；速度采集；编码器中图分类号：TP242．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)02-0091-03DesignofBLDCMspeedcontrolsystembasedonPLLfrequencymultiplicationLINan，TIANXiao—ling，ZHONGZao—sheng，XUEFang—zheng(InstituteofIntellige

3、ntAutomation，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Aspeedcollectionsystembasedonthephase—lockedloop(PLL)sixfrequencymultiplicationforbrushlessDCmotor(BLDCM)controlsystemisdesigned．HighperformanceprocessorSTM32isusedascorecontrolcomponent．PLLfrequencymultiplicati

4、ontechniqueisadoptedtoobtainprecisecontrolofmotorspeed．Thissystemincludesprocessor，drivecircuit，invertercircuit，frequencymultipliercircuitandmotor．Frequencymultipliercircuitrealizessixfrequencymultiplicationforthethree—pathHallsensorsignals．Itsoutputaretakenasspeedfeedbackof

5、system．Accordingtosimulationandmeasurement，thedesignedPLLsixfrequencymuhipliercircuitcancarryonspeedsamplingandprocessingaccuratelyandeffectively，andtheprecisionofspeedsamplingisimproved．Theexperimentalresultshowsthatthesystemispracticalandvaluableinengineering．Keywords：brus

6、hlessDCmotor(BLDCM)；PLL；sixfrequencymultiplication；speedsampling；encoder0引言3个方波换相信号检测和用光电编码盘检测。前者成本较无刷直流电机(brushlessDCmotor，BLDCM)克服了传低，但控制精度不高，后者成本较高，电路复杂]。统直流电机的机械式换向器和电刷带来的一系列限制，既针对这些问题，本文从BLDCM霍尔传感器的输出信保留了直流电机的优点，又具有交流电机的结构简单、运行号特征出发，利用锁相环倍频原理，设计了异或门与锁相环可靠、维护方便等优点。随着BLDC

7、M在机器人、航天航相结合的六倍频电路。传感器信号经过倍频电路后作为速空、伺服系统、家用电器等领域越来越广泛的应用，人们对度反馈信号，提高了速度采集的精度，并在实际系统上进行电机控制系统的分析研究和优化设计也越来越关注，对控了实验验证。制系统的设计要求也越来越高J，因此，对电机速度控制1控制系统硬件设计的精度也要求较高。BLDCM控制系统是一个较为复杂的闭环系统，一般由在BLDCM的闭环控制中，转子位置的检测不仅起到BLDCM环节、逆变器环节、电流、转速控制环节共同构成。电机的换相作用，还作为速度采集反馈信号，因而，在控制以Maxon公司的标称功

8、率为30W的盘式BLDCMEC45为系统中占有重要地位。目前，通常采用的是利用传感器来对象，设计了基于锁相倍频的BLDCM控制系统，如图1所检测转子位