基于电感测量无位置传感器无刷电机实验研究 - 图文(7)

时钟频率决定，对齐方式值在边对齐时取 1，中心对齐时取 2。PWM 的占空比计算式为：

占空比 = 计数值寄存器值 / 模数寄存器值 （4.2）

每个 PWM 重载发生时都会产生 PWM 重载中断，可以通过软件设置来决定 PWM重载发生的时间。在 56F8346 中可以设置 1～16 个 PWM 周期的重载时间，如果是中心对齐方式还可以设置为半个 PWM 周期重载。重载时，系统调用相应的中断服务，可以改变 PWM 的模数，PWM 的计数值等,从而通过调节占空比来控制电机的电压、电流，实现电机的调速。

PWM 模块的错误保护机制也很完善，有 4 个错误输入信号，通过软件配置，每一个输入都可以关闭任何一个或者全部的 PWM 输出信号。另外，每个 PWM 错误信号管脚都有滤波功能，可以防止错误动作。

上述 PWM 模块的设置看似有些复杂，其实这些均可以在 CodeWarrior 的 Bean 中进行设置。在项目中加入 PWMMC 这个 Bean，就可以直接在图形化界面上设置上述的对齐方式，PWM 周期等。 本文采用中心对齐、互补通道模式、PWM 频率设为 10kHz、初始的 PWM 占空比设为 10%。

4.6 数模转换模块设计

模数转换模块(Analog-to-Digital Converter)包括 8 个输入通道、2 个独立的采样保持电路、2 个独立而完整的 ADC 模块，控制器及相应的总线接口。 DSP 的 AD 转换器有 12 位的精度，采样频率高达 1.66M 每秒，可以满足大多数的工业控制应用场合。ADC 时钟高达 5MHz，第一次转换需要 8.5 个 ADC 时钟即 1.7 微秒，以后的每一次转换都只需 6 个 ADC 时钟 1.2 微秒了。如果采用同时采样的方法，8 个AD 通道的转换可以在 26.5 个 ADC 时钟内完成，即 26.5*200ns=5.3ms。 ADC 单元的 8 个模拟输入信号不仅可以作单独的输入外，还可以配置为 2 个一组的差分输入。ADC 的转换结果存放在专门的 AD 结果寄存器中，每通道对应一个。12位精度 AD 可以提供 4096 个不同的数字结果，这些结果在存入 ADC 结果寄存器时己经左移了 3 位。

VIN?VREFFLOADC 转换结果= round （4.3） ??4095??8

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??V?REFH?VREFFLO???

式中： VIN－输入电压； VR EFH—参考电压（高）；

VR EFFLO—参考电压（低），一般情况下与地相连为 0 ADC 转换结果=round

在应用中要注意 ADC 的电源和地必须单独供电，与数字电路的电源和地分开，防止高频数字信号对模拟电路的影响。ADC 的外部参考电压源必须提供 11mA 以上的驱动能力，才能保证 ADC 的正常工作。 ADC 的转换过程可以被 SYNC 同步信号触发，也可以被控制寄存器(ADCR1)的TART 位的写操作触发。实际应用中可以添加 ADC 这个 Bean，然后有一个选项可以设置和 PWM 同步。

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第五章 系统调试及实验结果分析

5.1 实验平台的构建

本实验的实验样机为6OWO稀土永磁无位置传感器无刷直流电动机，转子磁钢采用数铁硼永磁材料，为三相一对磁极结构;定子电枢绕组为三相星型接法，采用“两相导通三相六拍”运行方式，PWM采用单极性的上管斩波、下管恒通的调制方式，调制频率为20Hkz。为便于测试，试验时采用了控制器与电机本体分离的结构。在构建的实验平台测试过程中，所使用的仪器设备如表5.1所示。

表5.1测试仪器清单

名称 直流稳压电源 直流稳压电源 数字式示波器 万用表 转速表 型号 SS1799B型 DCS3一2805型 Agilent54645D型 MF47型 HT一441型 5.2 波形检测及滤波器设计

图5.1和图5.2为某BLDCM实测电流波形图。从图中看,绕组电流波形时间段和理想电流波形时间段一致,但电流波形不是方波,有较大尖峰电流,尖峰电流的峰值达到平均电流(通电的120°电角度内)的两倍以上。当主功率器件有较大电流余量时,功率开关管还可承受尖峰电流,当工作电流较大时,特别对于大功率BLDCM,尖峰电流应加以限制

图5.1 BLDCM线电流波形( PWM = 100% )

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图5.2 BLDCM线电流波形( PWM = 80% )

由于饱和的影响和其他一些因素，电动机的气隙磁密波形并不是理想的矩

形波，电动机的电磁转矩中也含有纹波转矩，因此实际设计时需借助于有限元数值计算等方法对气隙磁密的实际波形进行分析计算。图5.3即为一台矩形波永磁同步电动机的电磁转矩和相反电动势波形的数值计算结果，例中的电动机每极下的永磁体占有150°电角度的极弧角。矩形波永磁同步电动机中，当永磁体所跨的极弧角小于180°电角度时，随着极弧角的增大，电动机的平均转矩也单调增大，但电动机的纹波转矩含量与极弧角的关系则较为复杂，所以设计极弧角时应同时考虑这两个因素，以降低电磁转矩中的纹波含量，提高平均转矩。

a 电磁转距波形 b 相反电动势波形 图5.3 矩形波永磁无刷直流电机的电磁转距和相反电动势波形 通过调整各个开关管的导通占空比，可以方便地调节电机转速。通过向各相施加激励得到相应的相电感如图5.4（a,b）

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a

b

图5.4 相电感的变化规律

由于电机端电压包含反电势和高频斩波信号, 所以,利用开关电容滤波器对端电压滤波, 用提取的反电势经过电压比较器及编码器后得到的逆变器触发信号控制逆变器。当端电压经过低通滤波器后, 必然带来相位滞后, 而滞后的角度因转速的不同而不同, 必须对滞后的相位进行补偿之后才能得到正确的逆变器

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