基于XC866的直流无刷电机简易正弦波控制

　　通过控制Ux，Uy，Uz的相位以及幅值即可以控制Ux，Uy，Uz，实现控制电流的目的。

　　直流无刷电机简易正弦波控制的实现

　　系统结构

　　系统结构如图4所示。工作原理如下：霍尔输入信号经过自动滤波及采样处理，得到可靠的换相信号，此信息可被用作估算转子角度以及转速。速度PI调解器根据给定转速值以及反馈转速值计算正弦PWM的ModulatiON的大小。位置估算单元利用转速以及换相信息估算转子位置角Angle。通过超前角调整单元，补偿超前角Δ，得到Angle。SPWM单元利用Modulation 以及Angle信息生成开关损耗最小SPWM，输出到逆变单元。以下内容介绍了各单元原理及实现。

图4 系统框图

　　开关损耗最小正弦PWM的生成

　　由于Ux，Uy，Uz相位相差120度，因此以Ux为例进行分析。

　　Ux为分段函数，与为正弦函数且以对称。仅需实现其中一段，另一段对称处理即可。

　　的实现：

　　因此仅需要利用0-120度的正弦表即可以实现，即，其中M为幅值。Uy，Uz的实现与Ux相似，相位差为120°。

　　通过控制M和x即可控制电机相电压的幅值及相位。

　　开关损耗最小正弦PWM控制与霍尔位置传感器的关系

　　通常直流无刷电机采用霍尔传感器定位转子位置，由于传统控制方式为方波控制，因此3个霍尔传感器即可满足要求。霍尔传感器的位置与转子反电势之间的关系见图5，即霍尔传感器安装于反电势为30°、90°、150°、210°、270°、330°的位置。具体霍尔输出值与霍尔的具体安装方式相关。

图5 BLDC霍尔传感器输出与反电势之间的关系

　　采用开关损耗最小正弦PWM控制BLDC时，电机端线电压与霍尔传感器输出之间的关系示意图如图6。

图6 采用开关损耗最小正弦PWM时，端线电压与霍尔状态的关系

　　由图2可知，采用开关损耗最小正弦PWM时电机端线电压超前于相电压30°，因此可得采用正弦波控制时电机相电压与反电势同步。

　　由于相电压超前于相电流，因此相电流滞后于反电势。

　　转速计算

　　转速计算依赖于霍尔传感器，理想状态下相邻两个霍尔状态的间隔为60°，实际应用中由于存在安装误差，实际间隔并非60°，会引入计算误差。本文档中采用一个霍尔传感器的输出作为转速计算参考，如图7所示。其中高低电平分别为180度，不会引入安装误差。利用此信息即可计算电机转速。

图7 转速计算