四轴飞行器无刷直流电机驱动控制设计的实现

　　2反电势过零检测

　　无刷直流电机能够正常连续运转，就要对转子位置进行检测，从而实现准确换向。电机转子位置检测方式主要有光电编码盘、霍尔传感器、无感测量三种方式。由于四轴飞行器无刷直流电机要求系统结构简单、重量轻，因而采用无位置传感器的方式，利用第三相产生的感生电动势过零点时刻延迟30°换向。虽然该方法在电机启动时比较麻烦，可控性差，但由于电路简单、成本低，因而适合于在正常飞行过程中不需要频繁启动的四轴飞行器电机。

　　由于无刷直流电机的两相导通模式，因而可以利用不导通的第三相检测反电势的大小。如图2反电势检测电路，中性点N与单片机的AIN0相接，Ain，Bin，Cin分别接单片机的ADC0，ADC1，ADC2.不停地比较中性点N电压与A，B，C三相三个端点电压的大小，以检测出每相感生电动势的过零点。ATMEGA16单片机模拟比较器的正向输入端为AIN0，负向输入端根据ADMUX寄存器的配置而选择ADC0，ADC1，ADC2，从而利用了单片机自带的模拟比较器的复用功能。当A，B相通电期间，C相反电势与中性点N进行比较，类似的，就可以成功检测出各相的过零事件。

　　图2反电势检测电路

　　电机的反电势检测出来后，就可以找到反电势的过零点，在反电势过零后延迟30°电角度进行换向操作。

　　3控制程序设计

　　3.1驱动控制电路上电自检

　　无刷直流电机驱动控制部分包括MOSFET自检、电机启动控制和电压电流监测功能3部分。驱动控制电路的上电自检流程如图3所示，包括MOSFET短路特性与导通特性测试、以防止过流损坏电路。

　　图3驱动控制电路上电自检流程图

　　3.2软件启动控制

　　反电势检测法只有在电机正常运转后才能进行，当电机不转或转速很低时，其反电势无法检测，因而采用软件启动的方式。针对无位置传感器无刷直流电机的控制，本文采用三步启动的方法，首先，给A，B相通电一段时间以固定电机转子位置;六状态轮流换向，通电时间逐步减少;检测第三相的反电势，若正常则启动成功，否则重新启动。具体的启动流程如图4所示。

　　图4无刷无感直流电机启动流程