精品文檔-下載后可編輯三相電動機編程控制解決方案-新品速遞聯(lián)系Email:Denny.Yip@

通過變頻技術和脈寬調(diào)制技術對交流電動機轉(zhuǎn)速和位置進行數(shù)字控制是電動機控制的發(fā)展趨勢，永磁式同步電動機（PMSM）具有結構簡單、體積小、易于控制、性能優(yōu)良等優(yōu)點。用單片機對電動機進行數(shù)字控制是實現(xiàn)電動機數(shù)字控制的常用的手段。

本文介紹了采用Renesas公司M16C/28和R8C/11系列的CPU產(chǎn)品，運用120梯形波交變，通過電動機感應電壓的過零點來估測轉(zhuǎn)子位置，從而實現(xiàn)表面安裝永磁式同步電動機（SPMSM）的無位置傳感器型驅(qū)動的方法。

1逆變器控制

電能（商用電源）一般是通過一個電源系統(tǒng)來提供的。在這種場合，商用電源的電壓、頻率和相位在嚴格的控制之下被固定于一個的水平上。如果把一個商用電源直接提供給電動機的負載，則感應式電動機（IM）可以被起動，而同步電動機（比如永磁式同步電動機PMSM）則不能被起動。

2感應電壓

電動機可以起發(fā)電機的作用。因此，當把一盞燈連接至電動機并旋轉(zhuǎn)電動機的軸時，燈將會發(fā)光。這是因為產(chǎn)生了感應電動勢的緣故，而產(chǎn)生的電壓就被稱為“感應電壓”。

當電動機停止轉(zhuǎn)動時，將不會產(chǎn)生感應電壓。因此，當起動電動機時，將強迫它在某一特定方向上旋轉(zhuǎn)，以找到轉(zhuǎn)子的位置。

在采用180正弦波交變的電動機控制中，由于電動機中有電流連續(xù)流過，故不能直接監(jiān)視電動機中產(chǎn)生的感應電壓。因此，在無位置傳感器的控制中，轉(zhuǎn)子位置是通過電動機電流來估測的。

1硬件構成

l表面安裝永磁式同步電動機（SPMSM）

lA/D轉(zhuǎn)換器

l三相PWM輸出

l感應電壓的過零點檢測

四部分組成的框圖如下：

采用梯形波的120交變

由電動機的感應電壓來檢測

20kHz

正轉(zhuǎn)：500rpm～3000rpm

（-33.32π至2022πrad/s）

（-33.32π至-2022πrad/s）

由于MCU起到了防止正相和負相同時處于運行狀態(tài)的作用，因此有可能在上臂和下臂（布線分支）之間引起短路的波形將不會被輸出。

注：編碼器的Z信號以這種方式來使用，旨在確保更高的安全性。不過，在電動機控制中并未采用Z信號。

（1）A/D轉(zhuǎn)換

說明

重復掃描模式0

AN0～AN7（8個引腳）

軟件

在完成了A/D轉(zhuǎn)換的初始設置之后，A/D轉(zhuǎn)換在重復掃描模式0中繼續(xù)進行。

Vref被連接。

10位

利用采樣及保持電路進行操作

P10端口組

fAD/2

未用

（2）三相PWM輸出

l采用鋸齒波來進行調(diào)制和采用了三相模式0實現(xiàn)120交變驅(qū)動電機

l在采用梯形波的120交變中，轉(zhuǎn)速基本與電壓成正比。

（3）三相電動機感應電壓的過零點檢測

在本軟件中，感應電壓的過零點是通過按下表對外部中斷功能進行配置的方法來檢測的。

說明

兩個脈沖邊沿

未使用中斷。

通過中斷請求位的輪詢來檢測INT中斷（外部中斷）

軟件描述了如何使用梯形波的120交變來實現(xiàn)SPMSM的無傳感器型驅(qū)動。內(nèi)容包括：

（1）由電動機中的感應電壓來檢測轉(zhuǎn)子位置和采用梯形波的120交變控制旋轉(zhuǎn)速度在500rpm～3000rpm范圍。系統(tǒng)配置入系統(tǒng)構成框圖。

（2）對8個控制模塊的描述。包括：

lA/D轉(zhuǎn)換器、

l感應電壓的檢測、

l實際轉(zhuǎn)速的計算、

l目標轉(zhuǎn)速的計算、

lPWM占空比的計算、

l確定輸出模式、

l初始啟動處理、

l其他一些CPU關于系統(tǒng)異常動作的監(jiān)測和檢測。

（3）CPU寄存器的存儲變換

CPU具有12個寄存器，包括：

l數(shù)據(jù)寄存器、

l地址寄存器、

l幀寄存器、

l中斷表寄存器、

l程序指針寄存器、

l用戶堆棧指針（USP）寄存器

l中斷堆棧指針）（ISP）寄存器、

l狀態(tài)寄存器、

l標志寄存器：進位標志寄存器、調(diào)試標志寄存器、0標志寄存器、符號標志寄存器、寄存器組選擇標志寄存器、溢出標志寄存器、中斷使能標志寄存器。

l堆棧指針選擇標志寄存器

l處理器中斷優(yōu)先級寄存器

l預留域寄存器

存儲變換

包括：

l線性地址空間、固定中斷的矢量、內(nèi)部RAM、SFR區(qū)域、特殊的頁面矢量等的地址分配。

l用于本軟件的存儲變換和段配置

（4）系統(tǒng)的主要軟件模塊

模塊名稱

標簽名稱

參數(shù)

說明

輸出

main_pwm_120slc20（）

—

—

用于通過120交變來實現(xiàn)一個SPMSM的無傳感器型驅(qū)動的主處理。

initial（）

—

—

設定A/D轉(zhuǎn)換的初始值，感應電壓過零點檢測，以及三相PWM。

pwm_int（）

—

—

調(diào)用停止、啟動和正常處理功能。

pwm_stop（）

—

—

關斷三相PWM輸出，并檢查是否繼續(xù)進行啟動操作。

pwm_kido（）

—

—

執(zhí)行啟動操作（將旋轉(zhuǎn)速度命令和電壓命令固定1秒的時間），并檢查正常操作轉(zhuǎn)換。

pwm_tujo（）

—

—

執(zhí)行無傳感器型控制（感應電壓過零點檢測和輸出模式轉(zhuǎn)換）。

cal_sub_wr_duty（）

—

—

計算實際轉(zhuǎn)速和PWM占空比。

cal_wr_ref（）

UI16

AD5

輸入值

SI16轉(zhuǎn)速命令

將A/D輸入值轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速命令。

cal_vdc_ref（）

UI16

AD5

輸入值

—

將A/D輸入值轉(zhuǎn)換為總線電壓。

motor_lock_chk（）

—

—

檢測電動機鎖定狀態(tài)。

stop_chk（）

—

SI16停止檢查結果

檢查處理是由一個轉(zhuǎn)速命令停止的還是由一個誤差停止的。

lAD轉(zhuǎn)換器的控制寄存器0~3的設置

l電動機感應電壓檢測

l三相輸出PWM設置（24個寄存器）

（6）通過120梯形波交變來實現(xiàn)SPMSM無傳感器型驅(qū)動控制流程

l用于通過120梯形波交變來實現(xiàn)SPMSM的無傳感器型驅(qū)動的主處理

l初始化處理

lPWM中斷處理

l停止處理

l