電動車無刷電機控制器軟件設計詳解-wenkub
2023-07-22 15:46:37 本頁面
【正文】 第一次讀取的不一樣，則從頭再來
SWAPF PORTC,W 。屏蔽掉不必要的位，
MOVWF HALLTEMP 。在同一個中斷中，我們還將安排其它更重要的工作，這個在后面的電流控制中再說明。的霍爾信號在正常工作時這兩種信號均會出現(xiàn)，所以一定程度上影響了軟件判斷故障的準確率。需要提一下的是，在120176。其中需要考慮的是，一旦獲得的信號與所有的六個信號都不相同，可能表示電機中霍爾元件或者其連接線路出現(xiàn)故障，此時我們應該讓電機斷電以避免誤操作?？紤]到輸入到單片機的換相信號容易受干擾，加上線路上濾波電容的影響，單片機程序在讀取換相信號時應至少連續(xù)讀取3次，以3次信號完全一致時才采用該值作為換相信號的真值，如果其中一次不對，那么干脆就重新再讀3次，這就是一個有抗干擾措施的鑒相過程。這就是所謂六步換相法。我們先說一說各種模塊功能的簡單實現(xiàn)，然后再來討論如何使這些模塊協(xié)調運轉。
PIC16F72是一款哈佛結構，精簡指令集的MCU，由于其數(shù)據(jù)總線和指令總線分開，總共35條單字指令，020M的時鐘速度，所以其運算速度和抗干擾性能都非常出色，2K字長的FLASH程序空間，22個可用的IO口，同時又附加了3個定時/計數(shù)器，5個8位AD口，1個比較/捕捉/脈寬調制器，8個中斷源，這些優(yōu)異的性能為電動車控制器控制提供了良好的硬件環(huán)境和軟件基礎，一經(jīng)推出就贏得眾多設計人員的熱捧。
我們先列一下電動車無刷馬達控制器的基本要求：
功能性要求：
+1助力
(消除換相噪音，倒車等)
安全性要求：
(防盜鎖死，溫升限制等)
從上面的要求來看，功能性要求和安全性要求的前三項用專用的無刷馬達驅動芯片加上適當?shù)耐鈬娐肪浑y解決，代表芯片是摩托羅拉的MC33035，早期的控制器方案均用該集成塊解決。原作發(fā)表在《電子報2007年合訂本》下冊
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本文以MICROCHIP公司所生產(chǎn)的PIC16F72為基礎說明軟件編程方面所涉及的要點，此文所涉及的源程序均以PIC的匯編語言為例。但后來隨著競爭加劇，很多廠商都增加了不少附加功能，一些附加功能用硬件來實現(xiàn)就比較困難，所以使用單片機來做控制的控制器迅速取代了硬件電路芯片。
那么如何使用PIC16F72來設計一個電動車控制器呢？我們下面以目前市面流行的硬件設計為基礎，盡量通俗易懂地介紹一下程序設計思路和注意點。
我們知道，直流永磁電機在運轉時需要一對電刷和與線圈相對應的換向整流子來使線圈中的電流方向根據(jù)磁場方向來不斷改變，從而轉子持續(xù)向一個方向運轉，我們稱這種電機為有刷電機，在電動車剛剛面世時一般均使用這種電機，但有刷電機有一個致命的缺陷，就是用作電刷的碳刷非常容易磨損，換向整流子也非常容易被油污，碳刷碎屑填滿空隙而漏電，而且功率越大，這種毛病越嚴重，導致有刷電機維護量和故障率急劇上升，嚴重影響其推廣，因此在較大功率的場合，無刷電機應運而生。從電機原理可以看出，這種電機是一種特殊的同步電機，因此換相必須及時，否則會導致電機失步，從而使電機噪音增大，效率降低，嚴重的還會導致控制器，電機燒毀。取得換相信號后，我們將其與上次讀到的值做對比，如果相同，則表示沒有換相，如果不同，則要跟據(jù)這個值去取得一個相對應的驅動信號，從而驅動電子開關動作。
市面上有兩種電機，即所謂的120176。的霍爾信號中，不可能出現(xiàn)二進制0B000和0B111的編碼，所以在一定程度上避免了因霍爾零件故障而導致的誤操作。目前市面馬達已經(jīng)逐漸舍棄60176。
編程技巧：
從硬件電路圖中我們看到，位置霍爾信號在PORTC口的RCRCRC6三個口輸入，以120176。存人暫存器
SWAPF PORTC,W 。第三次讀
ANDLW 0X07
SUBWF HALLTEMP,W 。
這個程序中，最關鍵是
以上程序，也有人認為有可能會導致程序陷入死循環(huán)，但不必擔心，因為要導致這個程序進入死循環(huán)的信號頻率必須非常高，有興趣的讀者可計算一下?？梢允褂猛粋€表格而不用切換。
HALLSTART EQU 0XA1 。取得HALL的真值
ADDLW HALLSTART 。讀出驅動值
MOVWF PORTB 。PWM的工作周期根據(jù)電機的使用環(huán)境，采用64μS，頻率太低了會產(chǎn)生人耳能明顯感覺到的高頻噪聲，電流也不容易控制。缺點是在5V供電的情況下，因此軟件的處理相對復雜一點。
程序中所用關鍵控制寄存器及其作用：
PR2：決定PWM的工作周期，也就是PWM的調制頻率，工作中其值不斷地與TMR2中的值相比較，當TMR2的值等于PR2時TMR2歸零重新開始另一個周期，由于用到TMR2，所以TMR2的預分頻器也同樣影響到PWM的工作周期。注意：CCP1CON中的第4，5位在這里并非無用，在后面的電流調節(jié)中可以用來微調PWM的占空比。至于如何實現(xiàn)EBS電子剎車，我們后面在附加功能再講。
說起來嚴重，其實做起來，摸到竅門也是很簡單的，其秘訣也只有四個字：準確，及時
電流信號經(jīng)康銅絲采樣之后分兩路，一路送至放大器，一路送至比較器。我們這里所要講述的準確，及時兩個要素，主要是針對放大器放大之后的信號處理過程來表述的。在本文所選的單片機上，AD轉換的采樣開始時間由ADCON0中的ADON位控制開始，AD轉換則由ADGO位啟動，采樣時間，在單片機的數(shù)據(jù)手冊里有明確的規(guī)定，在一般控制器放大電路中，采樣的時間一般采用1020μS，在這期間可以做一些固定的事，比如系統(tǒng)計時之類的，以免浪費資源。在等待轉換結果出來的過程中，我們也不能閑著，畢竟那是20μS的時間，在資源比較緊張的時候浪費了可惜，我們可以做一些比如鑒相的工作，就是在電子換相中所作必須作的工作。
BTFSC INTCON,INTF
GOTO INTB0 。利用AD轉換的間歇做別的事
LOOP_TMR2
BTFSC INTCON,INTF
GOTO INTB0 。怎樣根據(jù)AD結果去調節(jié)電流？我們不需要想到PID控制那么復雜的概念，只需要在電流沒達到限制值時逐漸增加CCPR1L的值，直到等于手柄設定值為止，如果在此過程中電流接近限制值，那么應該不再增加CCPR1L的值，直到電流減小。總之是算法不能太復雜，不能占用太多的系統(tǒng)時間。需要提醒的是在這個過程中我們需要隨時監(jiān)測電流變化，電流一達到換相前的水平就可以恢復換相前的PWM占空比。一般說來，上下橋直通不超過30μS時對管子損害不大，超過30μS后功率管就會有報銷的危險，所
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