無傳感器BLDC驅動控制系統(tǒng)的設計

圖7：電機驅動板。

系統(tǒng)軟件流程

打開電源開關，程序上電運行，系統(tǒng)進入初始化。初始化程序主要對各控制口設定初值，包括I/O輸入輸出、A/D轉換、PWM控制和中斷處理等。初始化完畢，判斷控制開關打到正向還是反向，在非巡航模式下，等待車用轉把(相當于一個電位器)給定PWM值，開始以低速同步起動，若未給定PWM值，則一直停在程序初始部分，電機不運行。

一旦電機同步起動穩(wěn)定后，就會有反電勢產生，立即跳入反電勢運行階段。在這一階段，可以對電機進行加速或減速，根據(jù)A/D采集電位器電壓給定PWM值，平滑調速，無抖動。眾所周知，車用轉把是彈簧做的，松手會回彈，如果不加控制，電機就會立即停轉，為解決這一問題，控制器加入了巡航功能，即PWM值給到一定程度，只要開關指向巡航，電機就以那一時刻采到的轉速固定運行，即使轉把回彈，電機仍以固定轉速正轉或反轉。所以在巡航模式下，調速不起作用，當取消巡航模式，則又回到PWM隨時改變的狀態(tài)。

在電機正常運行的同時，記錄換相次數(shù)。根據(jù)電機磁極對數(shù)不同有異，本驅動系統(tǒng)所對應的電機換一次向才轉過10°，所以換36次向才轉過一圈，即正轉或反轉的順序導通要循環(huán)6次。此時，執(zhí)行一次內部中斷，程序跳入行程計量部分，累加一次車輪的周長。

當浮點數(shù)累加完畢，由鍵盤察看判斷。若需要察看，立即跳入LCD部分，將累加完的總和轉換成十進制數(shù)，此處以km為單位，保留一位小數(shù)。再調用LCD顯示子程序，并使用查表的辦法將轉換結果寫入HT46R6?單片機的RAM存儲區(qū)1，即可在液晶屏上顯示里程，然后中斷返回到主程序。若不需要察看行程，則累加完畢就直接返回主程序。

圖8：系統(tǒng)程序流程圖。

注意，本文中控制器的主程序中，正反轉兩部分程序完全對稱，只不過正轉計量行程，而反轉沒有，其它細節(jié)處理上沒有差別。系統(tǒng)軟件流程如圖8所示，其中反電勢模塊流程見圖9。

圖9：反電勢程序流程圖。

本文小結

實驗證明，本驅動控制系統(tǒng)的設計方案具有可行性。反電勢檢測換相很正常，無級調速系統(tǒng)平滑，有巡航功能；剎車及時，制動柔和，完全能實現(xiàn)單片機對無傳感器直流無刷電機的基本控制。行程計量采用浮點數(shù)累加，結果在LCD上顯示，簡易直觀。該控制器成本低廉，操作簡單，可靠性高。本設計雖在BLDC反電勢控制上取得一些進步，但功能仍需完善，IR2132要通過電阻分流設定過流值，遇到異常情況，根據(jù)過流值大小判斷是否切斷電路；因電機低速運行時，反電勢值小，經比較器可能得不到換相信號，若將該參考端固定電壓做成可變的，可增大調速范圍。