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AVR微控制器在BLDC电机控制中的应用

作者:时间:2013-12-11来源:网络

鉴于此,我们可以得出结论:驱动电机需要梯形电压;而驱动BLAC电机需要正弦电压。

总之,电机为制造商带来了尺寸、重量和性能方面的好处,但目前存在一大挑战,即如何把成本降低到与旧式、较重产品相比更具有竟争力的价位。

AVR微控制器在BLDC电机控制中的应用
(a) 功率桥 (b) 线圈的电流行为
图2 无刷电机输出信号的产生

电机驱动方法

BLDC电机可带3个霍尔传感器,这些传感器和与转子位置相关的线圈U、V和W 3个电压保持同步。表1说明了哪个线圈必须按照霍尔传感器的指示被激活。电机的电气周期分为6个步骤,每一步都有一个霍尔传感器“值”。图2(a) 所示为功率桥的拓扑,图2(b)显示了每一步有哪些线圈被加电。例如,在步骤1期间,电压施加在电机的U和V输出端之间,从U流向V端的电流如图2(b)中的箭头1所示。

表1 霍尔传感器表
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如霍尔传感器表所示,在每一步换向过程中,通过关闭两个开关在电机两个输出端之间施加电压。利用这种控制方式,电压将通过霍尔传感器与转子位置保持同步。事实上,在这一点上,BLDC 电机具有与DC电机相同的行为,其速度与电压成比例。然而,为了控制电机速度,系统会通过发送PWM信号激活开关,来调节施加的电压。V和W输出端产生“延时”±120°的类似波形。另外,还需注意步骤3和步骤6期间产生的反电动势(BEMF)。

无传感器电机

无传感器电机的控制同步化是通过在U、V、W这些输出端没有被激活(如U输出端的步骤3和步骤6)的步骤期间,监控U、V和W的反电动势信息来完成的,其中包含了反电动势零交叉点的检测,并可以借助模拟比较器或利用软件加ADC输入来完成,如图3所示。

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图3 BLDC电机在步骤3和步骤6期间的U相及其BEMF波形

AVR解决方案

AVR产品组合提供了能够驱动汽车、工业控制及白色商品的BLDC电机的各种平台。ATmega16/32/64M1是针对汽车应用而开发的,其中包括驱动DC或 BLDC/BLAC电机的功率级控制器、用于反电动势感测的模拟比较器(无传感器应用)、故障输入以及用于电流和电压测量的ADC等器件,对于上述的无刷系统能带来切实帮助。

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