【文章內(nèi)容簡介】 （）因此，在永磁無刷直流電機(jī)相電流處于續(xù)流狀態(tài)時(shí)，有 （） 從式（）到（） 可知，當(dāng)相電流在功率管的集成二極管中續(xù)流時(shí)，不導(dǎo)通相得端電壓直接和反電動(dòng)勢(shì)成正比，而此時(shí)由于不存在功率管的開關(guān)狀態(tài)，因此不會(huì)有大量的開關(guān)噪聲。將此時(shí)的端電壓和固定的參考電壓進(jìn)行比較，可以精確地得到不導(dǎo)通相反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)，在過零點(diǎn)時(shí)刻延時(shí)30176。電角度，即是無刷直流電機(jī)的換相點(diǎn)。電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)出來以后，可以找到反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)，在反電動(dòng)勢(shì)過零處進(jìn)行是的適當(dāng)?shù)負(fù)Q相操作，可以完成BLDC電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。和常用的無位置傳感器控制方法相比，這種方法有較高的靈敏度。由于不用對(duì)端電壓分壓檢測(cè)，因此所檢測(cè)的端電壓不會(huì)有衰減。尤其在無刷直流電機(jī)低速階段，擁有很高的檢測(cè)精度，因此拓寬了這種方法的轉(zhuǎn)速適用范圍，也加快了電機(jī)開環(huán)啟動(dòng)的過程。另外，由于不導(dǎo)通相的反電動(dòng)勢(shì)，在PWM關(guān)斷狀態(tài)時(shí)被檢測(cè)，因此能夠避免高頻的PWM開關(guān)噪聲。這種同步的檢測(cè)方法能夠很方便地去除開關(guān)噪聲帶來的過零點(diǎn)精度問題；由于不需要低通濾波，因此不會(huì)帶來所檢測(cè)到的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)發(fā)生過大的偏移；最后，便于在數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行方法實(shí)現(xiàn)。 反電動(dòng)勢(shì)波形與BLDC的換相4 硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。其中，經(jīng)限幅電路輸出的三個(gè)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)過過零比較器，輸入到控制器中，由控制器判斷出過零點(diǎn)，進(jìn)過DSP內(nèi)部控制算法后輸出6路PWM信號(hào)給三相逆變橋，對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行換相和調(diào)速，從而可以進(jìn)行相應(yīng)的換相控制。 無位置傳感器控制系統(tǒng)框圖 TMS320F2812 DSP 系統(tǒng)與應(yīng)用數(shù)字控制器采用DSP芯片作為主控制器，硬件上由CPU、存儲(chǔ)器、數(shù)字I/O口、PWM模塊和A/D模塊組成。PWM模塊產(chǎn)生6路PWM信號(hào)用于永磁無刷直流電機(jī)的換相。數(shù)字I/O口還有3路信號(hào)的輸入，是反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)信號(hào)。轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊根據(jù)換相檢測(cè)信號(hào)計(jì)算出轉(zhuǎn)速的數(shù)值；速度控制模塊根據(jù)調(diào)速要求計(jì)算輸出PWM的占空比；換相控制模塊根據(jù)換相信號(hào)的電平跳變，進(jìn)行相應(yīng)的換相。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，采用了專用的控制芯片——TI公司的TMS320F2812 DSP作為控制器。TMS320F2812 DSP給設(shè)計(jì)者提供了整套的片上系統(tǒng)，主頻高達(dá)150MHz,片內(nèi)具有高達(dá)128K字的編程FLASH，集成了PWM發(fā)生模塊，帶有CAP捕獲模塊的事件管理器（EV）模塊，32位定時(shí)器，12位AD采樣模塊，多個(gè)復(fù)用輸入輸出可自定義的I/O端口。TMS320F2812 DSP 事件管理器模塊為用戶提供了許多的功能與特點(diǎn)，包括通用（GP）定時(shí)器、全比較/PWM單元、捕獲單元和正交編碼脈沖（QEP）電路等。這些功能對(duì)無位置傳感器控制系統(tǒng)都有及其重要的作用。各個(gè)功能部分說明如下：(1)通用（GP）定時(shí)器 事件管理器各有兩組GP定時(shí)器。GP定時(shí)器x（x=1或2對(duì)應(yīng)EVA；x=3或4對(duì)應(yīng)EVB）包括：，為增/減計(jì)數(shù)器，可以讀/寫。（帶影子的雙緩沖寄存器），可以讀/寫。（帶影子的雙緩沖寄存器），可以讀/寫。，可以讀/寫。，用于4種可屏蔽中斷：定時(shí)器周期中斷、定時(shí)器比較中斷、上溢中斷和下溢中斷。（TDIRx）（當(dāng)選擇為定向增/減計(jì)數(shù)模式后，進(jìn)行增計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)）。GP定時(shí)器可以單獨(dú)操作，也可以與其他定時(shí)器同步操作。每個(gè)GP定時(shí)器所具有的比較寄存器可以用作比較功能和PWM波形的產(chǎn)生。對(duì)于每一個(gè) GP定時(shí)器，在增或增/減計(jì)數(shù)模式下都有3種連續(xù)操作模式。通過預(yù)定標(biāo)因子，每個(gè)GP定時(shí)器可以使用內(nèi)部或外部時(shí)鐘。GP定時(shí)器可以為事件管理器的其他子模塊提供時(shí)基：GP定時(shí)器1可以為所有的比較和PWM電路提供時(shí)基電路，而GP定時(shí)器1和GP定時(shí)器2都可以為捕獲電路和正交 DSP事件管理器模塊功能表EVA模塊EVA信號(hào)EVB模塊EVB信號(hào)通用（GP）定時(shí)器定時(shí)器1T1PWM/T1CMP定時(shí)器3T3PWM/T3CMP定時(shí)器2T2PWM/T2CMP定時(shí)器4T4PWM/T4CMP比較單元比較器1PWM1/PWM2比較器4PWM7/PWM8比較器2PWM3/PWM4比較器5PWM9/PWM10比較器3PWM5/PWM6比較器6PWM11/PWM12捕獲單元捕獲器1CAP1捕獲器4CAP4捕獲器2CAP2捕獲器5CAP5捕獲器3CAP3捕獲器6CAP6正交編碼脈沖電路QEPQEP1QEPQEP3QEP2QEP4QEP11QEP12外部定時(shí)器輸入計(jì)數(shù)方向TDIRA計(jì)數(shù)方向TDIRB外部時(shí)鐘TCLKINA外部時(shí)鐘TCLKINB外部比較輸入比較輸入端口C1TRIP比較輸入端口C4TRIPC2TRIPC5TRIPC3TRIPC6TRIP外部定時(shí)器比較輸入T1CTRIP/PDPINTAT3CTRIP/PDPINTBT1CTRIPT4CTRIP外部功率保護(hù)輸入功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)T1CTRIP/PDPINTA功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)T3CTRIP/PDPINTB外部ADCSOC觸發(fā)EVASOCEVBSOC脈沖計(jì)數(shù)操作提供時(shí)基。雙緩沖的周期和比較寄存器通過可編程的變化定時(shí)器（PWM）的周期，可以得到比較/PWM脈沖的期望占空比。(2)全比較單元 每個(gè)事件管理器有3個(gè)比較單元，當(dāng)該比較單元使用定時(shí)器1為其通提供時(shí)鐘基準(zhǔn)時(shí)，通過使用可編程的死區(qū)電路產(chǎn)生6個(gè)比較輸出或PWM波形輸出，而6個(gè)輸出中的任何一個(gè)輸出狀態(tài)都可以單獨(dú)設(shè)置。比較單元中的比較寄存器是雙緩沖的，允許可編程地變換比較/PWM脈沖的占空比。EV事件管理器模塊中具有全比較單元，可以輸出PWM信號(hào)。比較單元都能產(chǎn)生相關(guān)的PWM輸出，它是一個(gè)比較匹配信號(hào)，比較單元的時(shí)基有 通用定時(shí)器提供。此項(xiàng)功能用于產(chǎn)生對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)制的PWM信號(hào)，而PWM信號(hào)的占空比和周期有比較寄存器和周期寄存器來決定，并根據(jù)控制寄存器輸出所要求的PWM波形。(3)可編程的死區(qū)發(fā)生器 死區(qū)發(fā)生器電路包括3個(gè)8位計(jì)數(shù)器和8位比較寄存器，它們可以將需要的死區(qū)幅值通過編程寫入比較寄存器，以便3個(gè)比較單元的輸出。通過每個(gè)比較單元的輸出，可以單獨(dú)時(shí)能或禁止死去的產(chǎn)生。死區(qū)發(fā)生器的電路可以為每個(gè)比較寄存器的輸出信號(hào)產(chǎn)生2個(gè)輸出（帶有或不帶有死區(qū)地帶）。通過雙緩沖ACTRx 寄存器，可以根據(jù)需要設(shè)置或更改死區(qū)發(fā)生器的輸出狀態(tài)。(4)PWM波形的產(chǎn)生 每個(gè)事件管理器在同一時(shí)刻產(chǎn)生多達(dá)8個(gè)PWM的波形輸出，通過帶有可編程死區(qū)的3個(gè)全比較單元可單獨(dú)產(chǎn)生3對(duì)（6路）輸出，通過GP定時(shí)器的比較功能可產(chǎn)生2個(gè)單獨(dú)的PWM。TMS320F2812 DSP中的事件管理器模塊EV中有特定功能的外設(shè)寄存器，包括定時(shí)器寄存器，用于產(chǎn)生PWM波形的全比較單元寄存器，以及捕獲單元寄存器。通過對(duì)這些寄存器的設(shè)置和讀取，可以控制DSP的工作狀態(tài)以及輸入和輸出功能。EV模塊可以產(chǎn)生中斷請(qǐng)求 。當(dāng)外設(shè)中斷請(qǐng)求信號(hào)被CPU接受時(shí)，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序（ISR），以執(zhí)行相應(yīng)的中斷操作。(5)捕獲單元 捕獲單元為用戶提供了對(duì)不同事件和變化進(jìn)行記錄的功能。當(dāng)捕獲輸入引腳CAN（x=2或3屬于EVA；x=5或6屬于EVB）檢測(cè)到變化時(shí)，它會(huì)將捕獲到的所選擇的GP定時(shí)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并把該計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)在兩級(jí)深度的FIFO堆棧中。捕獲單元由3個(gè)捕獲電路組成，捕獲單元的特點(diǎn)如下：A 1個(gè)16位的捕獲控制寄存器CAPCONx（讀寫）。B 1個(gè)16位的捕獲FIFO狀態(tài)寄存器CAPFIFOx 。C 可以選擇GP定時(shí)器2（為EVA）或GP定時(shí)器4（為EVB）作為時(shí)基。D 3個(gè)16位的兩級(jí)深度FIFO堆棧，為每個(gè)捕獲單元配備1個(gè)。E 6個(gè)捕獲輸入引腳（CAP1/2/3為EVA所用，CAP 4/5/6 為EVB所用），而每個(gè)捕獲單元都有1個(gè)捕獲引腳，所有捕獲引腳的輸入都與器件的CPU時(shí)鐘同步。為了能正確地捕獲到引腳的變化，輸入引腳的信號(hào)電平須保持兩個(gè)時(shí)鐘的上升沿。其中，輸入引腳的CAP 1/2和CAP 4/5也可以作為正交編碼脈沖電路的輸入引腳。F 用戶可指定診測(cè)變化的方式（上升沿、下降沿或兩個(gè)邊沿）。G 3個(gè)可屏蔽中斷標(biāo)志，每個(gè)捕獲單元各具有1個(gè)。DSP的性能和速度完全可以保證對(duì)反電動(dòng)勢(shì)零點(diǎn)的檢測(cè)與對(duì)BLDC的控制。將無位置檢測(cè)所產(chǎn)生的過零點(diǎn)信號(hào)進(jìn)過光電隔離電路輸入個(gè)DSP的CAP捕獲端口，以使DSP對(duì)過零信號(hào)跳變沿進(jìn)行相應(yīng)，以進(jìn)入DSP的捕獲中斷進(jìn)行換相。當(dāng)CAP輸入引腳上的信號(hào)發(fā)生跳變時(shí)，根據(jù)使用CAP模塊所采用的定時(shí)器所運(yùn)行的數(shù)值會(huì)被捕獲進(jìn)入存儲(chǔ)器中，此捕獲值可以作為換相時(shí)間的參考。與此同時(shí)，相應(yīng)的中斷標(biāo)志位被置位，于是過零點(diǎn)比較信號(hào)可以作為產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。DSP的這個(gè)功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)過零點(diǎn)比較信號(hào)的檢測(cè)。(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）包括帶內(nèi)置采樣保持的12位AD轉(zhuǎn)換模塊，多達(dá)16個(gè)的模塊輸入可切換通道。DSP內(nèi)部具有AD采樣排序寄存器，能夠決定模擬通道轉(zhuǎn)換的順序，并能夠?qū)⒉蓸拥玫降闹荡娣旁贏D采樣結(jié)果寄存器中，在程序操作時(shí)可以實(shí)時(shí)地將采樣值讀出。靈活的中斷控制允許在不同的AD操作階段產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。(7)數(shù)字復(fù)用I/O口 DSP可以根據(jù)當(dāng)前的位置信號(hào)狀態(tài)輸出6路PWM信號(hào)，進(jìn)過隔離放大可作用在功率管逆變橋上，對(duì)無