一种基于F28035的高速无刷直流电机控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于F28035的高速无刷直流电机控制系统，适用于电气控制领域。

背景技术：

高速电机一般是指转速高于12krpm的电机，是集材料技术、电力电子技术、控制技术以及电机设计、制造为一体的高科技含量的新型机电产品。与普通电机相比，高速电机具有如下优点:转速较高，由于其几何尺寸远远小于相同输出功率的中低速电机，体积小、重量轻，电机的功率密度较高，能有效节省材料;转动惯量比较小，因此动态响应也比较快;高速电机能直接与原动机或者负载相连接，可以省去机械传动装置，避免了由传动装置引起的损耗、机械振动和噪声，提高了运行效率和运行精度。

在航空航天、汽车和船舶等工业及其他领域，由于高速电机具有体积小、机动性较好以及与传统驱动系统相比的高可靠性等优点，以高速电机为主要部件的分布式发电系统可作为飞机或舰载供电设备，汽车转向、制动、辅助涡轮增压系统以及电动汽车电机驱动系统中，高速电机也有重要的实用价值。

目前感应电机较多地应用于大功率高速电机，而永磁电机一般较多地应用于中小功率高速电机。永磁无刷直流电机由于结构简单，不需励磁，效率高和功率密度大等优点而成为高速电机研究领域的热点。

直流电机调速方法主要有三种:调节电枢电压U、改变电机主磁通调速、改变电枢电路电阻R调速。改变电枢电路电阻的方法缺点很多，弱磁调速方法调速范围很小，因此，目前直流电机调速系统以调压调速为主。无刷直流电机跟有刷直流电机相比用电子换相代替机械换相。

技术实现要素：

本发明提供一种基于F28035的高速无刷直流电机控制系统，针对电机静止或转速很低时无法实现无位置起动，采用改进的三段式起动方法，在起动过程中采用恒流升频加速策略，实现了电机的软起动,实现电机全速范围内的无位置传感器运行。

本发明所采用的技术方案是：

基于F28035的高速无刷直流电机控制系统主要由三大部分组成，包括机械动力系统、电气系统、数控系统。数控系统主要有人机交互平台和数控装置组成，整理数据参数后利用串口或者网络通信传送给上位机，由上位机解释译码，最后显示在上位机操作界面上。以数控装置为核心的下位机系统主要完成压力机的逻辑控制、故障处理与程序执行、与上位机的实时通讯，同时完成压力机滑块的运动控制，采用交流伺服电机作为执行元件，通过对电机转角和转速的控制，实现滑块精确定位和变速驱动。

所述系统软件控制采用电流闭环的三段式起动，初始化程序时，设置模拟比较器峰值电流参考值，实现起动过程中前级BUCK限流。当电机设置的起动结束时间到了，控制方式切换到无位置运行方式，通过旋转坐标变换得到全桥逆变器的开关信号，然后软件模拟hall信号程序估算转速，经过转速外环PI调节得到内环峰值电流参考值，最后通过内环峰值电流控制实现调压调速功能。

所述无位置传感器无刷直流电机系统的闭环起动子程序包括转子的转子预定位，转子位转子电流闭环加速和切换三部分。起动程序开始后，首先导通Q1Q4Q6并维持一定时间Prep，这个时间也由定时器Cputimer0产生。

所述旋转坐标法在无位置运行模式下，首先，用ADC模块采样经过滤波后的三相端电压。然后，采用根据估算转速确定不同转速下相移角，然后计算出“对应的旋转坐标的角度。根据可控角，实时补偿由一阶RC低通滤波器造成的位置信号相位上的误差，进而达到较宽转速范围内的准确换相。最后，在CpuTimerO中断中计算坐标旋转后的三相端电压值，对其进行过零判断，得到软件霍尔信号。

所述转速估计子程序采用了M法来估算转速，通过计算由坐标变换获得的模拟霍尔信号之间的时间间隔，这个时间对应一个反电动势周期，而后在使用纯软件检测过零点的方法中，是通过检测同一位置发生过零点之间的时间间隔来获得的，这个时间对应的是一个反电动势周期，检测到这些量之后，就可以计算出无刷直流电机转子的速度公式。

本发明的有益效果是：系统采用改进的三段式起动方法，在起动过程中采用恒流升频加速策略，实现了电机的软起动,实现电机全速范围内的无位置传感器运行，且系统工作可靠，具有良好的实时性、稳定性和抗干扰性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主程序流程图。

图2是本发明的无位置传感器闭环起动子程序流程图。

图3是本发明的旋转坐标法软件流程图。

图4是本发明的转速估计子程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，系统软件控制采用电流闭环的三段式起动，初始化程序时，设置模拟比较器峰值电流参考值，实现起动过程中前级BUCK限流。当电机设置的起动结束时间到了，控制方式切换到无位置运行方式，通过旋转坐标变换得到全桥逆变器的开关信号，然后软件模拟hall信号程序估算转速，经过转速外环PI调节得到内环峰值电流参考值，最后通过内环峰值电流控制实现调压调速功能。

如图2, 无位置传感器无刷直流电机系统的闭环起动子程序包括转子的转子预定位，转子位转子电流闭环加速和切换三部分。起动程序开始后，首先导通Q1Q4Q6并维持一定时间Prep，这个时间也由定时器Cputimer0产生。

如图3，旋转坐标法在无位置运行模式下，首先，用ADC模块采样经过滤波后的三相端电压。然后，采用根据估算转速确定不同转速下相移角，然后计算出“对应的旋转坐标的角度。根据可控角，实时补偿由一阶RC低通滤波器造成的位置信号相位上的误差，进而达到较宽转速范围内的准确换相。最后，在CpuTimerO中断中计算坐标旋转后的三相端电压值，对其进行过零判断，得到软件霍尔信号。。

如图4，转速估计子程序采用了M法来估算转速，通过计算由坐标变换获得的模拟霍尔信号之间的时间间隔，这个时间对应一个反电动势周期，而后在使用纯软件检测过零点的方法中，是通过检测同一位置发生过零点之间的时间间隔来获得的，这个时间对应的是一个反电动势周期，检测到这些量之后，就可以计算出无刷直流电机转子的速度公式。