永磁无刷直流电机控制系统设计+电路原理图+源程序(7)
图3.1-1 吹冰拍换相
图3.1-2 硬件框图
图3.1-2中的框图简略说明了使用dsPIC30F2010驱动无刷直流电机的控制方案。6个MCPWM输出控制3对MOSFET驱动器（IR2103）,最终控制6个MOSFET的导通戒指状态。这些MOSFET以三相桥式连接到3相无刷电机绕组。同时，3个霍尔效应传感器的输出信号连接到输入引脚，来检测变化，使能输入的同时也使能中断。若这3个引脚中的任何一个发生电平变化时，就会产生中断。在CN（Change Notification，变化通知）中断服务程序中，由用户应用程序读取霍尔效应传感器的值，用以计算偏移量并查表，来正确地驱动无刷直流电机的绕组。为了提供速度给定，将一个电位计连接到ADC 输入（RB2）。为了向电机提供一些电流反馈，在DC 母线负电压与地或Vss 之间连接了一个低阻值电阻。由此电阻产生的电压被一个外部运放放大并反馈到ADC 输入（RB1）。
3.1.2 电机控制脉宽调制（MCPWM）
为了使BLDC 电机速度可变，必须在两相绕组的两端加上可变电压。从数字化的语言来讲，就是加在BLDC 电机绕组上的PWM 信号的不同占空比可以获得可变电压。dsPIC30F2010 有吹冰个由PWM信号驱动的PWM输出。如图3.1-3所示，通过使用吹冰个开关、IGBT 或MOSFET，可以将三相绕组驱动为高电平、低电平或根本不通电。例如，当绕组的一端连接到高端驱动器时，就可在低端驱动器上施加占空比可变的PWM 信号。这与将PWM信号加在高端驱动器上，而将低端驱动器连接到VSS 或GND 的作用相同。一般更喜欢对低端驱动器施加PWM信号。
图3.1-3 电机驱动电路与绕组连接示意图
PWM 信号由dsPIC30F2010 的电机控制（Motor Control，MC）专用PWM 模块提供。MCPWM 模块是专为电机控制应用而设计的。MCPWM 有一个专用的16 位PTMR 时基寄存器。此定时器每隔一个由用户定义的时间间隔进行一次递增计数，该时间间隔最短可以为TCY。通过选择一个值并将它装入PTPER 寄存器，用户可以决定所需的PWM 周期。每个TCY， PTMR 与PTPER 作一次比较。当两者匹配时，开始一个新的周期。控制占空比的方法与此类似，只需在三个占空比寄存器中装入一个值即可。与周期比较不同，每隔TCY/2 就将占空比寄存器中的值与PTMR 进行一次比较（即，比较的频率是周期比较的两倍）。如果PTMR的值与PDCx的值相匹配，那么对应的占空比输出引脚就会根据选定的PWM 模式驱动为低电平或高电平。通过占空比比较产生的三个输出将被分别传输给一对互补的输出引脚，其中一个引脚输出为高电平，而另一个引脚输出为低电平，反之亦然。这两个输出引脚也可以被配置为独立输出模式。当驱动为互补输出时，可以在高电平变低与低电平变高之间插入一段死区。死区是由硬件配置的，最小值为TCY。插入死区可以防止输出驱动器发生意外的直通现象。
可以将MCPWM 模块配置为多种模式。其中边沿对齐的输出模式可能是最常见的。图3.1-4 描述了边沿对齐的PWM 的工作原理。在周期开始时，所有输出均驱动为高电平。随着PTMR 中值的递增，一旦该值与占空比寄存器中的值发生匹配就会导致对应的占空比输出变为低电平，从而表示该占空比结束。PTMR寄存器的值与PTPER寄存器的值匹配导致一个新的周期开始，所有输出变为高电平以开始一个全新的周期。还可以将MCPWM 设置为其它模式：中心对齐的PWM 和单个PWM。改写是本应用中使用的MCPWM 的一个重要特征。改写控制是MCPWM模块的最后级。它允许用户直接写入OVDCON 寄存器并控制输出引脚。OVDCON 寄存器中
有两个6 位字段。这两个字段中的每一位对应于一个输出引脚。OVDCON 寄存器的高字节部分确定对应的输出引脚是由PWM 信号驱动（当置为1 时） ，还是由OVDCON寄存器低字节部分中的相应位驱动为有效/无效（当置为0 时）。此功能允许用户使用PWM 信号，但是并不驱动所有输出引脚。对于BLDC 电机，相同的值被写入所有PDCx 寄存器。根据OVDCON 寄存器中的值，用户可以选择哪个引脚获得PWM 信号以及哪个引脚被驱动为有效或无效。控制带传感器的BLDC 时，必须根据由霍尔传感器的值所指定的转子位置对两相绕组通电。在CN 中断服务程序中，首先读霍尔传感器，然后将霍尔传感器的值用作查找表中的偏移量，以找到对应的将要装入OVDCON 寄存器的值。