《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Mini51的BLDCM無位置傳感器控制
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第10期
宋建國，袁宇瑞，桓建文
北京工業(yè)大學(xué) 信息學(xué)部，北京100124
摘要： 將新唐的Mini52(Mini51系列)單片機(jī)作為主控芯片，通過利用Mini51系列單片機(jī)自身可輸出的的6路PWM信號(hào)的性能，利用采樣電阻來采集端電壓從而得到直流母線的電流，利用反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)法(EMF)來控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)直流無刷電機(jī)(BLDCM)無位置傳感器的雙閉環(huán)控制，利用串口通信來完成對(duì)無刷直流電機(jī)的伺服系統(tǒng)，進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，Mini51系列單片機(jī)可以對(duì)高速串口通信實(shí)時(shí)響應(yīng)且此伺服系統(tǒng)具有良好的速度可控性，能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制的需求。
中圖分類號(hào)： TM331
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211553
中文引用格式： 宋建國，袁宇瑞，桓建文. 基于Mini51的BLDCM無位置傳感器控制[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(10)：95-100.
英文引用格式： Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen. Sensorless control of BLDCM based on Mini51[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：95-100.
Sensorless control of BLDCM based on Mini51
Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen
Faculty of Information Technology，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China
Abstract： Nuvoton′s Mini52(Mini51 series) microcontroller is used as the main control chip. By using the performance of the 6-channel PWM signal that the Mini51 series microcontroller can output, the sampling resistor is used to collect the terminal voltage to obtain the current of the DC bus. The zero point method(EMF) is used to control the motor to realize the dual closed-loop control of the BLDCM without position sensor. The serial communication is used to complete the servo system of the brushless DC motor, and the test is carried out. The test results show that the Mini51 series single-chip microcomputer can respond to high-speed serial communication in real time and the servo system has good speed controllability, which can meet the needs of modern industrial production real-time control.
Key words : brushless DC motor；sensorless control；Mini51；BEMF

0 引言

    在現(xiàn)代技術(shù)高速發(fā)展的階段，工業(yè)上需要電機(jī)對(duì)高速信號(hào)實(shí)時(shí)響應(yīng)、實(shí)時(shí)處理的需求已經(jīng)越發(fā)明顯，理所應(yīng)當(dāng)?shù)模瑢?duì)于新的高性能芯片的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用也變得廣受關(guān)注。

    新唐的Mini51系列單片機(jī)為32位的微處理器，內(nèi)嵌ARM CortexTM-M0內(nèi)核，可用于工業(yè)控制和需要高性能、低功耗的應(yīng)用。其最快系統(tǒng)時(shí)鐘為24 MHz，因而可以支持很廣范圍的工業(yè)控制和需要高性能CPU 的場合。在電機(jī)控制領(lǐng)域，Mini51系列單片機(jī)自身可以產(chǎn)生6路PWM信號(hào)，并且這6路信號(hào)可以分別調(diào)制也可以組合控制，芯片內(nèi)部同時(shí)可以設(shè)定死區(qū)時(shí)間與啟動(dòng)延時(shí)，便于應(yīng)用。

    傳統(tǒng)的BLDCM控制都是由位置傳感器傳輸轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來進(jìn)行換相，一般都要在外部添加例如光電編碼器[1-2]與霍爾傳感器等[3]。位置傳感器會(huì)使得整個(gè)控制系統(tǒng)體積增加，成本增加，限定了電機(jī)的使用場合。本設(shè)計(jì)采用反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)[4-5](BEMF)法，通過采樣電阻取得電機(jī)的UVW相電壓，并且通過精密電阻采集直流母線電壓，使用六步換相[6-8]策略，利用調(diào)節(jié)輸出PWM占空比來進(jìn)行電機(jī)調(diào)速，同時(shí)監(jiān)測(cè)起動(dòng)電流、穩(wěn)定三相電流、電源電壓等控制驅(qū)動(dòng)電路的通斷來保護(hù)電路與電機(jī)[9]。通過對(duì)比實(shí)現(xiàn)無位置傳感器的控制，使得該系統(tǒng)控制方式簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。




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作者信息：

宋建國，袁宇瑞，桓建文

(北京工業(yè)大學(xué) 信息學(xué)部，北京100124)




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