无刷直流电机因无励磁绕组，无换向器、无电刷、无滑环，使其构造比普通传统的交、直流电动机来得简单，运转较为牢靠，维护较为简单。与鼠笼型感应电动机相比拟，其构造的简单水平和运转的牢靠性大致相当。由于没有励磁铁耗和铜耗，功率在300W以下时，其效率比同规格的用电流励磁的电机高10%~20%;和感应电动机相比，效率更高。

    无刷直流电机普通采用方波驱动,采用霍尔传感器取得转子位置,经过此信号强迫换相.这种计划控制办法简单,本钱低,在目前电动车计划中应用普遍.但由于方波驱动换相时会呈现电流突变,招致转矩脉动较大,因而噪声指标差,难以在家电应用范畴推行.而正弦驱动能够防止换相时的电流突变,固然最大转矩会降低,但在噪声指标上有明显的优势.

    通常永磁同步电机的控制都采用DSP,并且电机需求提供光电编码盘来准确检测转子位置,能够完成高精度控制,以至可用在伺服系统中,但本钱会很高,家电应用对价钱十分敏感,而且有些应用对性能请求不高,比方电风扇,传统的DSP矢量控制正弦驱动高本钱计划也比拟难推行.因而本文提出的采用8位单片机集成PWM发作器的正弦驱动计划有较高的市场价值.

    普通正弦驱动直流无刷电机的气隙磁场是正弦波(也称为永磁同步电机)或是正弦波注入高次谐波后的磁场波形，定子多采用散布绕组，因而反电动势也是正弦波。三路霍尔传感器装置在转子上,每隔60°电角度输出变化一次,以此作为正弦波的同步信号,保证没有累积误差.

    二、硬件构造

    本计划的中心是一颗集成PWM发作器的8位单片机SH79F168,采用优化的单机器周期8051内核,内置16kFlash存储器,兼容传统8051一切硬件资源,采用JTAG仿真方式,内置16.6MHz振荡器,同时扩展了如下功用:

    双DPTR指针.16位x8乘法器和16位/8除法器.

    通道12位带死区控制PWM,6路输出,输出极性可设,中心和边沿对齐形式

    集成毛病检测功用,可瞬时关闭PWM输出.

    内置放大器和比拟器,可用作电放逐大采样和过流维护.

    提供硬件抗干扰措施.

    提供Flash自编程功用,能够模仿用做EEROM,便当存储参数.

    主系统架构采用三相全控桥,自举升压驱动IC,控制地和功率地共享,采用IC内置放大器和ADC完成电流电压采样,俭省电压/电流互感器,同时应用IC内部集成的比拟器和PWM毛病检测功用完成过流维护.

    三、超前换相角处置

    上述计划完成的是理想状态下的电压驱动波形,只是保证电压矢量是和转子磁势方向根本垂直,实践上由于电机是理性负载,电机定子电流矢量滞后于定子电压矢量,因而定子磁势也滞后于定子电压矢量,也就是说,假如依照上述SPWM波形驱动电机,定子磁势和转子磁势夹角将小于90度,招致电机转矩不是最大,定子电流存在直轴重量,产生去磁效应,招致控制器的功率要素不高,因而需求参加超前换相处置.以便定子磁势和转子磁势夹角尽量接近90度.

    完成起来其实很简单,只需在做正弦表时,将初始角度超前就能够了,不需求更改软件构造.更灵敏一点的处置办法是给取表执针加一个偏移量,这样能够依据负载情况灵敏设置超前换相角.

    四、如何调速

    从上文能够看出，SPWM的调制波频率不是随意给出的，而是依据Hall信号的变化随时调整的，属于自控式变频,假如要调理电机速度,不能更改调制正弦波频率,而是修正调制波幅度,因而软件中取出的正弦表值会和外部的速度给定系数相乘后再写入PWM发作器的占空比存放器中,调制幅度修正后,电机上的等效电压变化,然后速度发作变化,而正弦调制波的频率则根据转子霍尔信号被动调整.

    五、总结

    采用上述计划做成的控制器,实践运转效果比用方波控制噪声小,转动平滑,可完成无级调速,特别适用于家用电风扇无刷电机控制或空调风扇控制。