三相無刷直流電機控制系統(tǒng)

      由永磁無刷直流電機運行原理可以知道，永磁無刷直流電機的平均工作電流與轉(zhuǎn)速成反比例函數(shù)關(guān)系，且空調(diào)電機帶的風(fēng)葉負載是恒定，也即轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，因此控制無刷直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩也可以通過控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)[3]。本系統(tǒng)是速度閉環(huán)系統(tǒng)。霍爾位置傳感器的位置信號經(jīng)信號處理后送專用驅(qū)動芯片后產(chǎn)生一個速度脈沖信號經(jīng)單片機處理轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速，再運用增量式PI算法，得到PWM控制信號經(jīng)過光禍隔離電路驅(qū)動專用集成驅(qū)動芯片閉環(huán)控制轉(zhuǎn)速。同時，單片機還監(jiān)控控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路、過流、過壓等故障時，單片機將封鎖PWM輸出信號，使電機停機，并通過LED電路顯示故障。由于客戶對控制系統(tǒng)的需求不同，本系統(tǒng)設(shè)計的各部分在保持相互獨立性的同時，又留好相應(yīng)的接口以便構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。
    2.2控制電路
      本系統(tǒng)主硬件控制電路由控制由AtmegaBL單片機、PWM信號產(chǎn)生及處理電路、電流檢測電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、隔離電路及接口電路組成。如圖2-2所示。

      PWM產(chǎn)生了之后還要經(jīng)過處理才能得到想要輸出的輸出信號。ATmegaBL產(chǎn)生的PWM信號通過光電耦合在P521的3腳產(chǎn)生同周期的PWM信號經(jīng)分壓濾波之后輸出一個0到6V的用于驅(qū)動電路的調(diào)速電壓，圖中穩(wěn)壓二極管使P521的4腳穩(wěn)到9V, P521的3腳的PWM信號經(jīng)兩級RC濾波之后變得平滑，P521起到了主控電路與驅(qū)動電路電氣隔離作用。
3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計
      本控制系統(tǒng)利用C語言，采用模塊化、結(jié)構(gòu)化編程。模塊化編程即:將一個大程序分成若干個小模塊，各個模塊保持相對的獨立性，模塊之間只靠少量的出之口參數(shù)相聯(lián)系，這樣各個程序模塊分別設(shè)計，從而使程序的調(diào)試、修改都變得比較容易;結(jié)構(gòu)化編程即:各個子程序之間使用良好的轉(zhuǎn)移和調(diào)用，這個各個模塊可有效地組合成一個整體，使流程明確地從一個程序模塊轉(zhuǎn)移到下一個程序模塊。
      本控制系統(tǒng)軟件設(shè)計采用前后臺系統(tǒng)，前后臺系統(tǒng)即一個死循環(huán)程序加多個中斷服務(wù)子程序組，主程序初始之前應(yīng)該先關(guān)所有中斷及看門狗定時器，以保證初始化時不受中斷程序及系統(tǒng)復(fù)位成，任務(wù)比較多時則需要用實時打操作系統(tǒng)（RTOS），這樣單片機的MPU使用率才會得以提高，各任務(wù)才能實時按預(yù)期運行。本控制系統(tǒng)軟件包括主程序及中斷服務(wù)程序兩部分。主程序主要由系統(tǒng)初始化、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計算及轉(zhuǎn)速PID閉環(huán)控制組成，主程序完成大部分的功能任務(wù);中斷程序主要對中斷事件進行檢測并通知主程序進行相應(yīng)處理、完成必要的實時性功能，這樣做的目的是使中斷不占用太多的CPU時間，使程序各部分功能能夠可靠地運行，本控制系統(tǒng)的中斷程序主要用來串行中斷接收上位機發(fā)來的轉(zhuǎn)速設(shè)定值、定時中斷檢測電流及顯示轉(zhuǎn)速值及相關(guān)故障。本軟件設(shè)計的程序如圖3-1所示