无刷直流电机控制器.pptx

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1、无刷直流电机应用背景 无刷直流电机具有无电刷和换相火花，体积小，低噪声等诸多优点，广泛应用在当今的控制系统中。目前对无刷直流电机的控制主要由单片机和DSP实现。但是其外围电路复杂，对系统的稳定性和可靠性有较大的影响。无刷直流电机具有无电刷和换相火花，体积小,低噪声等诸多优点，广泛应用在当今的控制系统中。目前对无刷直流电机的控制主要由单片机和DSP实现。无刷直流电动机作为一种常见的执行机构在工业系统中被广泛应用。对无刷直流电动机的控制有很多种控制方法。其中，PWM控制方法在工业现场中以其稳定性高，动态性能好而被广泛应用。设计一款PWM无刷直流电机控制器具有较高的实用价值。第1页/共28页无刷直流

2、电机内部机构电路图第2页/共28页两种控制方式交流同步电机控制方式第3页/共28页三相逆变桥工作原理第4页/共28页SPWM调制波第5页/共28页三相六拍控制方式转子处于正转状态时霍尔传感器H1、H2、H3感应出来的信号分别为101（AB）、100（AC）、110（BC）、010（BA）、011（CA）、001（CB）然后进行下一轮循环。当转子处于反转的状态，三个霍尔传感器感应出来的信号则相反。第6页/共28页两种控制方式对比结果 由V1V6六只功率管构成的驱动全桥可以控制绕组的通电状态。按照功率管的通电方式，可以分为两两导通和三三导通两种控制方式。由于两两导通方式提供了更大的电磁转矩而被广泛

3、采用。在两两导通方式下，每一瞬间有两个功率管导通，每隔16周期即60电角度换相一次，每只功率管持续导通 120电角度，对应每相绕组持续导通120，在此期间相电流方向保持不变。为保证产生最大的电磁转矩，通常需要使绕组合成磁场与转子 磁场保持垂直。由于采用换相控制方式，其定子绕组产生的是跳变的磁场，使得该磁场与转子磁场的位置保持在60120相对垂直的范围 区间。第7页/共28页无刷直流电机控制器原理框图第8页/共28页无刷直流电机控制器设计-软件部分第9页/共28页软件设计的主要任务a.学习PWM的控制原理b.编写程序以PWM方式来控制电机正转、反转、急停。第10页/共28页1 软件编程方法常用的

4、软件设计方法有模块化结构化编程方法、过程化编程方法、面向对象编程方法以及面向智能体的编程方法。选择合适的软件设计方法决定了系统软件的结构是否合理，同时决定了系统实现功能是否稳定可靠。第11页/共28页纵观这四种编程方法的优缺点，依据实际情况，本设计采用一种结合模块化结构化和面向智能体两种方法相结合的新软件编程方法。编写程序时采用软件模块化和硬件模块化相结合的方法，首先分硬件模块进行编写各个模块的软件，然后通过设置标志位，承接各个模块之间的关系，使之成为一个整体的系统。这样的编程方法从硬件电路的设计和软件代码的编写两大方面都大大降低了难度，缩短了系统的开发周期。第12页/共28页 模块内部包含的

5、主要元素有过程、作用、回馈和知识库，与这些元素相联系的外部元素为输入、输出、学习和意识。内部和外部元素之间相辅相成，构成一个完整的系统。该系统化的基本思想是：当外部输入进入到模块内部时，通过过程运行，运行的结果输出到外部，同时反馈给知识库。第13页/共28页2 无刷直流电机控制器的整体软件结构本系统设计是基于AVR开发，其开发环境支持C/C+，将软件系统看成三大程序构成，初始化程序、管理程序、维护更新程序。第14页/共28页 初始化主模块中含有微控制器芯片的内部硬件初始化、过程关系和知识库的初始化。管理程序各个功能子程序输入和输出有机结合起来，某个子程序输出是另一个子程序输入部分。管理程序是各

6、个子程序协调运行核心管理，在整个调度的过程中均有消息触发。维护更新程序就是负责过程是直接的属性输入输出关系。主要功能是提高系统的自适应能力以及自学习能力。第15页/共28页各主模块结构图第16页/共28页3无刷直流电机控制器主层模块的软件设计3.1 初始化模块 初始化模块完成主控芯片即ATmega128维持正常工作的基本配置以及初始化外围硬件在上电以后应该保持的状态。同时完成各个模块知识库参数的初始化以及系统各个模块完成功能的初始化。1）CPU的初始化a、时钟的初始化 第17页/共28页 b、I/O的初始化 2）其它模块的初始化 3.2 管理模块 管理模块是实现软件系统功能的中轴，分为主程序和

7、中断服务程序，它们之间没有运行的先后顺序，并没有强调同步与异步，管理模块通过一系列的标志位将系统的各个功能模块联系起来，通过对各个标志位的置位与清零实现对各个模块的有效调度，以使各个功能模块配合实现相应的控制功能。第18页/共28页管理模块：第19页/共28页启动程序流程图：第20页/共28页3.3 维护更新模块 1）按键模块程序设计 a、读键：判断是否有键按下。b、键值判断：在确认有键按下以后，进一步识别出是哪一个按键。c、执行子程序：根据识别结果，执行相应子程序。d、键盘设计软件流程图 e、键盘抖动处理第21页/共28页流程图第22页/共28页第23页/共28页2）液晶显示程序设计 在系统

8、的调试运行过程中，通过液晶显示系统的运行状态，配合按键的操作，能够清晰显示工作参数，使操作人员能够直观的了解系统的运行状况。第24页/共28页流程图第25页/共28页 3）AD转换器 根据AD转换器的电压比较功能实现对无刷直流电机进行电流检测和过流保护功能。/ADC模块初始化Void adc_init()ADCSRA=0X00;/先关ADC ADMUX=0X10;/差分输入，ADC0为正，ADC1为负 ACSR=0X80;/闭环模拟比较器 ADCSRA=0X87;/设置ADC寄存器 第26页/共28页 4）定时器 采用M法，定时周期为1ms，根据从单个霍尔传感器所读取脉冲个数计算无刷直流电机转速，完成对无刷直流电机速度采集。第27页/共28页感谢您的观看！第28页/共28页