基于电感测量无位置传感器无刷电机实验研究 - 图文(6)

保护电路过流保护作用，设定在ZOA左右，单片机软件会在每个PWM的下降沿时检测OC(因为此时电流最大)，当采样电阻上的电压回馈值超过过流保护限定值时，OC输出会拉低，此时单片机会封锁所有栅极信号输出，同时PWMOC 也拉低，硬件电路将关闭上桥输出，达到软件、硬件同时保护系统的目的，之后单片机将重新启动程序。

4.3 主程序设计

考虑到无刷直流电机无位置传感器控制系统需要完成的控制要求，将主程序分为系统 PE 初始化、其它初始化、电机起动、运行状态机、速度控制、电流控制、换相控制等几个部分。主程序流程图如图 4.3 所示。

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图4.3主程序流程图

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4.4 中断程序设计

在本系统采用的闭环调速方案中，输入信号为一路，就是电机转速给定值;反馈信号为两路，包括转速反馈和电流反馈;而输出控制信号则为调制后的PWM电压信号。实时转速的反馈则是借助于脉冲信号的处理得到的。DSP的高速捕获单元通过对反电势过零检测电路输出的本节主要讨论速度环和电流环调速的实现。电流调节器作为内环，综合速度调节器的输出信号与电流的反馈信号，使电枢绕组中的电流幅值和相位得到有效的控制。电流调节的实质是调节PWM波的占空比，电流调节器的输出最终转换成PWM的占空比，因此在软件设计中，只要根据电流调节器输出，向PWM的比较寄存器CMPR中所输入相应的占空比值即可完成电流环的调节。电流环调节子程序流程如图4.4所示。

图4.4电流环调节子程序流程

速度调节环根据给定转速与速度反馈量形成偏差，经过PI控制算法，控制电机的转速，使其具有快速响应能力稳态性能好和一定的抗干扰性能等。速度调节器的输出信号作为电流环的参考信号，参照前面的讨论可知，为了防止电机在

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起动过程中的冲击电流，需要对速度调节器的输出信号在输入给电流环之前进行限幅。速度环调节与电流环调节过程类似，调节周期为电流调节周期的2倍，即400脚。

4.5 PWM模块设计

PWM（Pulse Width Modulator）模块的主要特征：

（1） .3 对互补的 PWM 信号或 6 个独立的 PWM 信号；

（2） .在互补模式下，可以编程插入死区时间，通过电流状态输入或软件独立的顶/底通道脉宽校正，独立的顶部和底部通道极性控制； （3）.边对齐和中心对齐的两种脉宽产生方式； （4）.15 位精度；

（5）.半周期参数重载的能力，从 1 到 16 的整数重载频率； （6）.独立的软件控制 PWM 输出； （7）.可以编程处理出错保护； （8）.带有极性控制；

（9）.PWM 引脚有 20mA 的电流吸入能力； （10）.寄存器有写保护功能。

DSP 56F8346 有两个 PWM 模块 PWMA 和 PWMB，它们的管脚配置数量相同、功能也完全一致。每一个模块均有 6 个 PWM 输出管脚、3 个电流状态输入管脚和 4 个错误信号输入管脚。6 个 PWM 输出管脚(PWM0-PWM5)可以设置为独立或者互补输出状态，如可以设置 1 对互补，其余 4 个单独的输出状态；2 对互补 2 个独立输出；3 对互补对。 在 PWM 配置寄存器 PWMCFG(PWM Configure Register)中 INDEP 位置 1 或 0 分别对应了两路PWM输出时的独立通道模式和互补通道模式。独立通道模式有自己的PWM 计数值寄存器 PWMVAL(PWM Value Register)，可以独立操作，而互补通道模式是为了驱动电机驱动电路和分别控制顶/底三极管。

在互补通道模式下，可以设置插入死区时间，防止上下桥臂的 IGBT 管同时导通，独立的顶/底通道脉宽校正消除波形的扭曲，有独立的顶/底通道极性控制。因此，在本系统中就是采用的互补通道模式。 PWM 模块带有预分频电路，

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可以将系统时钟频率除以 1，2，4，8 后作为 PWM 的时钟频率，这样就可以产生更低的 PWM 重载频率。

PWM 产生器通过一个 15 位的增量/减量计数器产生输出信号，通过 PWMCM 寄存器(PWM Counter Modulo Register)来设置 PWM 的计数周期。 PMCFG 寄存器的 EDGE 位决定了 PWM 输出的两种对齐方式：边沿对和中心对齐，这两种对齐方式的区别可以看下图 4.5。

图 4.5 PWM 输出的两种对齐方式

两种对齐方式的区别在于：中心对齐方式下，计数器是先增量计数，到达模寄存器PWMCM 设定值后变减量，减到 0 后改为增量计数。计数器低于计数值寄存器 PWMVAL时输出逻辑 1，计数器高于计数值寄存器 PWMVAL 时输出逻辑 0。 边对齐方式下，计数器是增量计数，在计数值到达计数值寄存器设定值时，输出由高到低，计数器值到达模寄存器设定值时，输出由低到高，开始新的 PWM 计数周期。

两种方式下的 PWM 周期确定如下：

PWM 周期＝（PWM 模数）×（PWM 时钟周期）×（对齐方式） （4.1 ） 其中：PWM 模数由 PWMCM 寄存器确定，PWM 时钟周期由预分频数和系统

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