永磁无刷直流电机控制系统设计+电路原理图+源程序(6)
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2.5 控制方案
在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。目前，数字调速系统主要采用两种控制方案:一种采用专用集成电路。这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便。
电机控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服功能的指挥中心，它主要完成以下功能:对各种输入信号进行逻辑综合，为驱动电路提供各种控制信号;产生PWM脉宽调制信号，实现电机的调速;实现短路、过流、欠压等故障保护功能。
目前，市场上常用的电动自行车无刷直流电机控制器主要采用专用集成电路为主控芯片，像MOTOLORA公司研制的专用集成电路MC33035，其针对无刷电机的控制要求，将控制逻辑集成在芯片内，一般该类控制器称为模拟式控制器，其工作原理是用电子装置代替电刷控制电机线圈电流换向，根据电机内的位置传感器(霍尔传感器)信号，决定换相的顺序和时间，从而决定电机的转向和转速。该控制系统的缺点是智能性差，保护措施有限，系统升级空间小。
近几年，国外一些大公司纷纷推出较MCU性能更加优越的DSP(数字信号处理器)芯片电机控制器，如ADI公司的ADMC3xx系列，TI公司的TMS320C24系列及Motorola公司的DSP56F8xx系列，都是由一个以DSP为基础的内核，配以电机控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内，使体积缩小，结构紧凑，使用便捷，可靠性提高。但是这些专用芯片价格昂贵，外围电路设计复杂，在广大的民用市场无法大规模推广应用。
无刷电机控制方法主要分为有位置传感器控制和无位置传感器控制两种。在有位置传感器的控制方法中，现今，由于霍尔传感器性价比高，安装方便，被广泛应用作为无刷直流电机的位置传感器。当前，国内外对无刷直流电机无位置传感器的控制方法主要有反电势法、定子三次谐波法、续流二极管检测法、脉冲检测法神经网络控制法等。但是由于无位置传感器控制方法在低速时无法实现精确的速度调制，所以现阶段在电动车领域只是处于研究阶段，无法推广到工业生产当中。
本设计采用DSC（Digital Signal Control,数字信号控制器）作为主控芯片，根据霍尔传感器检测转子位置的信号，用编程的方法来模拟无刷电机的控制逻辑，其特点是使用灵活，通过修改程序可适应不同规格的无刷电机，增加系统功能方便，通常将此类控制器称为数字式控制器。
3 系统介绍及芯片介绍
3.1 系统介绍
3.1.1 简介
无刷直流电机（BLCD）的永磁体安装在转子上而电绕组则安装在定子上。在控制方面，首先，需阻碍电机绕组中建立一个旋转的电枢磁场。该电枢磁场方向必须根据转子永磁磁场位置进行调整。BLCD电机的效率很大程度上取决于两个磁场的相对位置关系。通常使用霍尔位置传感器来检测转子磁场的位置，根据来自霍尔传感器的信号正确对绕组进行激励。
当对BLCD电机进行驱动时，必须知道相对于定子的转子磁场位置。本次设计采用的方法是通过霍尔效应传感器来产生转子位置反馈信号，所以称之为有传感器无刷直流电机控制。本次选用的无刷直流电机具有三相绕组，根据转子磁场的位置，每一个时刻只有其中两相绕组进行供电。这样每相将导通120电角度，可实现6种不同的激励组合。图3.1-1对吹冰拍换相方式进行了描述并给出霍尔传感器输出信号的对照图。HA、HB、HC用于检测相对于R、Y、B这3个绕组的转子位置。根据来自霍尔传感器的读数（1至6）,将分别驱动相应的两相绕组而第三相则不通电。每一个360电角度周期将被分为6个60度电角度区间，在每一个60度电角度区间中，一相绕组将被驱动为高电平，第二相被驱动成低电平，而第三相不通电。例如，在霍尔位置为2的区间，为电角度为120度到180度的区间，而此时，R绕组不通电，Y绕组被驱动成高电平，通正向电流，B绕组被驱动成低电平，通反向电流。所以每一个编码值代表转子当前所处的区间，从而提供了需要对哪些绕组通电的信息。因此程序可以通过使用简单的查表操作来确定要对哪两队特定的绕组通电以使转子转动。