三相无刷直流电机控制系统

　　1引言

　　无刷直流电机是近几年来小电机行业发展最快的品种之一，随着视听产品小、轻、薄化和家电产品的静音节能化以及豪华型轿车需求量增多，无刷直流电动机需要量迅速增加;无刷直流电机用电子换向替代了电刷和换向器，具有高可靠、高效率、寿命长、调速方便、低噪音等优点。国内近年来在无刷直流电机的设计及控制方面有很多的研究，但与国外成熟的产品相比还有很多地方值得提高，并且很多无刷直流电机生产商都没有给出具体的控制方案，因此在无刷直流电机控制方面的研究是非常有必要的[1]。

　　由于无刷直流电机具有体积小、重量轻、效率高、调速性能好、转动惯量小、没有励磁损耗等问题，因此在各个领域具有广泛的应用前景。一方面，无刷直流电机与其他异步电机相比具有明显的优势如反馈装置更简单、功率密度更高、输出转矩更大、并且电机和逆变器各自的潜力得到充分的发挥，因此无刷直流电机的应用和研究得到了前所未有的重视[2]。据资料统计统计表明无刷直流电机的使用每年以较高比例增长。另一方面无刷直流电机与有刷直流电机相比有更多的优点如电机本体结构简单、运行时无火花、电磁干扰小，无噪声等，因此具备广泛应用前景。

　　2. 系统硬件设计

　　2.1三相无刷直流电机硬件总体构架

　　本控制系统硬件主要由控制电路、驱动电路、显示电路、RS485接口电路组成，如图2-

　　由永磁无刷直流电机运行原理可以知道，永磁无刷直流电机的平均工作电流与转速成反比例函数关系，且空调电机带的风叶负载是恒定，也即转矩随转速成线性关系，因此控制无刷直流电机的电磁转矩也可以通过控制转速来实现[3]。本系统是速度闭环系统。霍尔位置传感器的位置信号经信号处理后送专用驱动芯片后产生一个速度脉冲信号经单片机处理转换成转速，再运用增量式PI算法，得到PWM控制信号经过光祸隔离电路驱动专用集成驱动芯片闭环控制转速。同时，单片机还监控控制系统的运行状态，当系统出现短路、过流、过压等故障时，单片机将封锁PWM输出信号，使电机停机，并通过LED电路显示故障。由于客户对控制系统的需求不同，本系统设计的各部分在保持相互独立性的同时，又留好相应的接口以便构成一个完整的系统。

　　2.2控制电路

　　本系统主硬件控制电路由控制由AtmegaBL单片机、PWM信号产生及处理电路、电流检测电路、转速检测电路、隔离电路及接口电路组成。如图2-2所示。