無刷直流電機因無勵磁繞組，無換向器、無電刷、無滑環，使其構造比普通傳統的交、直流電動機來得簡單，運轉較為牢靠，維護較為簡單。與鼠籠型感應電動機相比擬，其構造的簡單水平和運轉的牢靠性大致相當。由于沒有勵磁鐵耗和銅耗，功率在300W以下時，其效率比同規格的用電流勵磁的電機高10%~20%;和感應電動機相比，效率更高。

    無刷直流電機普通采用方波驅動,采用霍爾傳感器取得轉子位置,經過此信號強迫換相.這種計劃控制辦法簡單,本錢低,在目前電動車計劃中應用普遍.但由于方波驅動換相時會呈現電流突變,招致轉矩脈動較大,因而噪聲指標差,難以在家電應用范疇推行.而正弦驅動能夠防止換相時的電流突變,固然最大轉矩會降低,但在噪聲指標上有明顯的優勢.

    通常永磁同步電機的控制都采用DSP,并且電機需求提供光電編碼盤來準確檢測轉子位置,能夠完成高精度控制,以至可用在伺服系統中,但本錢會很高,家電應用對價錢十分敏感,而且有些應用對性能請求不高,比方電風扇,傳統的DSP矢量控制正弦驅動高本錢計劃也比擬難推行.因而本文提出的采用8位單片機集成PWM發作器的正弦驅動計劃有較高的市場價值.

    普通正弦驅動直流無刷電機的氣隙磁場是正弦波(也稱為永磁同步電機)或是正弦波注入高次諧波后的磁場波形，定子多采用散布繞組，因而反電動勢也是正弦波。三路霍爾傳感器裝置在轉子上,每隔60°電角度輸出變化一次,以此作為正弦波的同步信號,保證沒有累積誤差.

    二、硬件構造

    本計劃的中心是一顆集成PWM發作器的8位單片機SH79F168,采用優化的單機器周期8051內核,內置16kFlash存儲器,兼容傳統8051一切硬件資源,采用JTAG仿真方式,內置16.6MHz振蕩器,同時擴展了如下功用:

    雙DPTR指針.16位x8乘法器和16位/8除法器.

    通道12位帶死區控制PWM,6路輸出,輸出極性可設,中心和邊沿對齊形式

    集成毛病檢測功用,可瞬時關閉PWM輸出.

    內置放大器和比擬器,可用作電放逐大采樣和過流維護.

    提供硬件抗干擾措施.

    提供Flash自編程功用,能夠模仿用做EEROM,便當存儲參數.

    主系統架構采用三相全控橋,自舉升壓驅動IC,控制地和功率地共享,采用IC內置放大器和ADC完成電流電壓采樣,儉省電壓/電流互感器,同時應用IC內部集成的比擬器和PWM毛病檢測功用完成過流維護.

    三、超前換相角處置

    上述計劃完成的是理想狀態下的電壓驅動波形,只是保證電壓矢量是和轉子磁勢方向根本垂直,實踐上由于電機是理性負載,電機定子電流矢量滯后于定子電壓矢量,因而定子磁勢也滯后于定子電壓矢量,也就是說,假如依照上述SPWM波形驅動電機,定子磁勢和轉子磁勢夾角將小于90度,招致電機轉矩不是最大,定子電流存在直軸重量,產生去磁效應,招致控制器的功率要素不高,因而需求參加超前換相處置.以便定子磁勢和轉子磁勢夾角盡量接近90度.

    完成起來其實很簡單,只需在做正弦表時,將初始角度超前就能夠了,不需求更改軟件構造.更靈敏一點的處置辦法是給取表執針加一個偏移量,這樣能夠依據負載情況靈敏設置超前換相角.

    四、如何調速

    從上文能夠看出，SPWM的調制波頻率不是隨意給出的，而是依據Hall信號的變化隨時調整的，屬于自控式變頻,假如要調理電機速度,不能更改調制正弦波頻率,而是修正調制波幅度,因而軟件中取出的正弦表值會和外部的速度給定系數相乘后再寫入PWM發作器的占空比存放器中,調制幅度修正后,電機上的等效電壓變化,然后速度發作變化,而正弦調制波的頻率則根據轉子霍爾信號被動調整.

    五、總結

    采用上述計劃做成的控制器,實踐運轉效果比用方波控制噪聲小,轉動平滑,可完成無級調速,特別適用于家用電風扇無刷電機控制或空調風扇控制。