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基于STM32的无刷直流电机控制器硬件电路设计及实验研究张修太;翟亚芳;赵建周【摘要】The hardware circuit of Brushless DC motor controller is designed by taking STM32F103C8T6 as the core,which mainly includes PWM driving circuits made up of IR2310,inverter circuit formed by IRF3808,speed feedback circuit composed of incremental rotary encoder and so on. Speed servo control system or position servo control system can be composed of BLDM controller with computer or PLC through CAN communication interface or RS232 serial communication interface.By using the hardware in the loop simulation platform built by xPC target,the PI parameters are set up. The Speed servo response performance of the controller is tested. When the speed is 2 400 rpm,the response time of the controller is 0.32 s. The experimental results show that the system has the advantages of high reliability,high stability and fast response speed,which can meet the speed contrd performance requirements of upper limb rehabilitation robot's mechanical arm.%以STM32F103C8T6为核心,设计了无刷直流电机控制器硬件电路.电路主要包括IR2310构成的PWM驱动电路、IRF3808构成的逆变电路、增量式旋转编码构成的速度反馈电路.控制器具有CAN 和RS232通信接口,可与计算机或PLC构成速度或位置伺服系统.利用由xPC目标搭建的半实物仿真平台对PI参数进行整定.测试了控制器的速度伺服响应性能,给定速度为2400 rpm时,控制器响应时间为0.32 s.实验结果表明,系统工作可靠,稳定性好,响应速度快,可以满足上肢康复机器人的机械臂速度控制性能要求.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】4页(P141-144)【关键词】电机控制器;无刷直流电机;STM32;脉宽调制;CAN;PID;xPC目标;半实物仿真【作者】张修太;翟亚芳;赵建周【作者单位】安阳工学院电子信息与电气工程学院,河南安阳455000;安阳工学院电子信息与电气工程学院,河南安阳455000;安阳工学院电子信息与电气工程学院,河南安阳455000【正文语种】中文【中图分类】TP273.5无刷直流电机与有刷直流电机相比,具有功耗低、换向可靠,体积小、重量轻、输出扭矩大,使用寿命长等优点,在工业控制、医疗器械、家用电器等领域有广阔的应用前景。
基于单片机与变频器的感应电动机调速系统设计与实现 满益明,等中图分类号:T M 346 文献标志码:A 文章编号:1001-6848(2009)05-0085-03基于单片机与变频器的感应电动机调速系统设计与实现满益明,翟 涌,陈慧岩,龚建伟,王斌斌(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京 100081)摘 要:结合实际项目,简述了电机调速与变频器工作原理。
基于变频器控制回路外部接口和M C 68H C 908G Z 16单片机,设计了交流异步电动机远程实时调速系统。
试验结果表明,设计方法可行,满足使用要求。
关键词:感应电动机;调速系统;变频器;单片机;实验D e s i g n a n d I m p l e m e t a i o no f Mo t o r R e m o t e R e a l -t i m e S p e e d R e g u l a t i o nS y s t e m B a s e d o nMi c r o c o n t r o l l e r a n dF r e q u e n c y C o n v e r t e r M A NY i -m i n g ,Z H A I Y o n g ,C HE NH u i -y a n ,G O N GJ i a n -w e i ,W A N GB i n -b i n(S c h o o l o f M e c h a n i c a l a n d V e h i c l e s E n g i n e e r i n g ,B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,B e i j i n g 100081,C h i n a )A b s t r a c t :C o m b i n e d w i t h a n i m p l e m e n t a t i o n c a s e ,t h e p r i n c i p l e o f m o t o r s p e e d r e g u l a t i o n a n d f r e q u e n -c yc o n v e r t e rw e r e b r i e f l y d e s c r i b e d .B a s e d o n t h e c o n t r o lc i r c u i to ff r e q u e n c y c o n v e r t e ra n d MC 68H C 908G Z 16m i c r o c o n t r o l l e r ,a r e m o t e r e a l -t i m e s p e e d r e g u l a t i o n s y s t e mo f A C a s y n c h r o n o u s m o t o r w a s d e s i g e d .T h e t e s t r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h e d e s i g n i s f e a s i b l e .K e y Wo r d s :I n d u c t i o nm o t o r ;S p e e dr e g u l a t i o ns y s t e m ;F r e q u e n c yc o n v e r t e r ;M i c r o c o n t r o l l e r ;E x -p e r i m e n t收稿日期:2008-05-300 引 言交流异步电动机是现代工农业生产的主要动力设备耗电约占发电总量的50%～60%。
本科毕业论文（设计）题目基于单片机的直流电机PMW调速系统设计学院理工学院专业电子信息工程年级 2010 级学号 2010114050姓名陈倩倩指导教师周银福成绩2014年4月22日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords: (1)1 引言 (2)1.1 背景意义 (2)1.2 本设计任务 (2)2 总体设计方案 (2)2.1 方案一：PWM调速 (2)2.2 方案二：晶闸管调速 (3)3 单元模块设计 (4)3.1 H桥驱动电路设计方案 (4)3.2 调速原理 (6)3.3 系统硬件电路设计 (7)3.3.1 STC89C52 (7)3.3.2 H桥驱动电路 (9)3.3.3基于霍尔传感器的测速模块 (10)1霍尔传感器的工作原理 (10)3.3.4．显示模块方案 (11)3.3.5按键功能 (13)3.4 调速设计模块 (13)3.4.1 PWM波软件软件设计 (13)3.4.2 系统设计总框架图 (14)4 系统功能调试 (15)4.1 调试软件介绍 (15)4.2 系统原理图 (16)4.3 主程序流程图 (16)总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录程序清单 (21)基于单片机的直流电机PMW调速系统设计摘要：本文介绍一种基于STC89C52单片机控制的PMW直流电机脉宽调速系统。
系统以廉价的STC89C52单片机为控制核心，以直流电机为控制对象，电机的转速可通过按键进行调整。
利用单片机作为控制核心设计直流电机的调速系统，解决以往复杂的模拟电路设计问题，增加对直流电机速度的可控性，提高调速系统的精度，且成本低廉，具有很好的使用价值。
关键词：直流电机 PMW脉宽调速 STC89C52Abstract:this paper introduces a pulse width PMW based on STC89C52 single chipmicrocomputer control dc motor speed control system. System with cheap STC89C52 as the control core, dc motors as control object. the speed of the motor cocoa through buttons to increase or decrease. Using single chip microcomputer as control core design of a dc motor speed control system, solve the complex problem of analog circuit design, increase of the dc motor speed control, improve the accuracy of speed control system, and low cost, has the very good use value.Keywords:dc motor, PMWpulse width speed regulation, STC89C521 引言1.1 背景意义在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
基于单片机的变频调速系统设计[摘要]本文介绍了一种利用专用集成电路SA4828 设计电机变频调速的方法。
系统主要包括主电路与控制电路，主电路采用IPM智能功率模块作为电机的控制。
控制电路由MCS-51系列的8051单片机最小系统和SA4828 三相SPWM 产生器及少量的扩展外围芯片构成，充分发挥其控制电路简单、控制方式灵活、输出波形优点多的特点，结合相应的软件，实现电机的调速要求。
其中主要内容包括：SA4828的特性介绍及变频系统的主电路、驱动电路、保护电路、速度检测、调速系统及软件编程设计方法。
所设计的系统实现了变频调速的全数字化控制，实时性好，可靠性高。
[关键词] 单片机 SA4828 变频调速 SPWM 电动机The Design of Motor VVVF System Based On MCUAbstract:This article describes a use of SA4828 ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit) design motor VVVF system.The system includes the main circuit and control circuit, main circuit used as the Intelligent Power Module IPM motor control. The control circuit is constituted by the MCS-51 series of 8051 systems、three-phase SPWM generator SA4828 and the expansion of a small number of peripheral chips. Give full play to its control circuit is simple, flexible control, the advantages of multi-output waveform characteristics, combined with appropriate software, to achieve the speed requirements of motor control. The system has all-digital VVVF control, real-time, and high reliability.Key words: MCU SA4828 VVVF SPWM Motor-Control目录引言 0第1章概述 (1)1.1 电动机调速系统的发展 (1)1.2 交流调速系统 (1)1.3 单片机控制的变频调速 (2)第二章电机变频调速系统 (3)2.1 系统调速原理 (3)2.2 单片机控制的变频调速系统 (4)2.2.1 系统框图 (4)2.2.2 硬件系统原理图 (4)第三章系统主要模块简介与设计 (6)3.1 IPM模块 (6)图3.1 IPM内部结构图 3.1.1 IPM的基本工作特性 (6)3.1.2 IPM驱动电路的设计 (7)3.1.3 IPM的选用 (9)3.1.3 IPM相关参数 (10)3.2 89C51主控制模块 (10)3.2.1 主要特性： (11)3.2.2 管脚说明： (11)3.2.3 振荡器特性： (12)3.2.4 芯片擦除： (13)3.3 SPWM波发生模块 (13)3.3.1 SA4828的引脚功能 (13)3.3.2 SA4828内部结构 (14)3.3.3 SA4828初始化编程 (16)3.4 其他模块简介 (18)3.4.1 串口通信 (18)3.4.2 驱动模块 (19)3.4.3 保护电路 (20)3.4.4 速度反馈 (22)3.3.5 A/D模数转换模块 (21)第四章系统软件设计 (23)结论 (26)致谢语 (27)参考文献 (28)引言对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。
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湖南科技大学毕业设计（论文）题目基于单片机的矿用电机车调速系统设计（硬件）作者胡智光学院潇湘学院专业电气工程及其自动化学院学号0554010409指导教师郭小定二〇〇年月日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书潇湘学院电气系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年月日学生姓名:胡智光学号:0554010409专业:电气工程及其自动化1设计（论文）题目及专题：基于单片机的矿用电机车的调速系统设计(硬件)2学生设计（论文）时间：自2009年2月16日开始至2009年6月5日止3设计（论文）所用资源和参考资料：（1）单片机原理与应用教程；（2）单片机原理与应用（3）电气传动技术手册；（4）机电传动与控制；（5）单片机实验仿真；（6）矿用电机车电气原理图；4设计（论文）应完成的主要内容：第一章绪论;第二章方案比较与选择；第三章控制原理分析；第四章主电路设计；第五章控制电路设计；5提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）提交的论文必须有文字版与电子版，论文字数不少于25000字；（2）论文格式要符合要求，内容完整，条理清楚；6发题时间：2009年2月16日指导教师：（签名）学生：（签名）湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1设计（论文）说明书共页2设计（论文）图纸共页3指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要本文主要介绍了基于单片机的矿用电机车的调速系统硬件设计，文中先对直流调速的原理，降压斩波电路控制方式及调速特性，PWM基本原理及实现方式进行了阐述。
再将硬件分成主电路和控制电路分别进行描述。
毕业综合实践论文姓名：武德军学号：10140233系部：电子电气工程系专业：电气自动化技术班级：电气1034题目：单片机控制变频调速的设计指导教师：韩亮前言最近几年，随着新型电力电子器件的不断涌现和计算机技术的飞速发展，高性能的交流电动机变频调速系统得到了广泛的应用，它的显著的节能效果和灵活的运行方式，给人们留下了深刻的印象。
本论文首先论述了变频调速的基础技术，简述了它在我国的发展和应用以及今后在这方面应做的工作；其次对系统的主电路、控制电路、电气控制电路以及实现控制的软、硬件进行了系统地分析，并对调速系统的实施方案进行了论证。
在此基础上，调速系统主电路采用了交-直-交型电路形式，并采用IGBT 作为主电路的功率开关器件；根据SPWM 波形的生成原理，从硬件和软件上探讨了基于MA818 ，用于IGBT 控制的数字化PWM 波形产生器的实现方法；根据系统的设计要求，选择了转速负反馈控制，提高了系统的精度和稳定度；最后完成了相应的电气控制电路。
经相关的实验及仿真波形分析，表明该系统满足预期的设计要求。
1.1 交流变频调速技术的发展与研究现状 (5)1.2 变频调速技术的优点和发展方向 (5)1.3 相关技术分析 (8)1.4 本章小结 (9)第二章系统方案 (11)2.1 系统主电路方案的确定 (11)2.2 系统控制电路方案的确定 (13)2.3 系统总体结构框图 (14)2.4 本设计所要完成工作 (15)2.5 本章小结 (15)第三章系统主电路设计 (16)3.1 主电路工作原理 (16)3.2 系统主电路参数设计与选择 (18)3.3 本章小结 (21)第四章系统硬件设计 (22)4.1 触发控制电路框图 (22)4.2 SPWM 生成原理 (22)4.3 MA818 结构及工作原理 (24)4.4 单片机89e28rd2特性 (25)4.5 驱动电路EXB841 介绍 (26)4.6 A/D 转换 (27)4.7 本章小结 (28)第五章软件设计 (29)5.1 数字PID 控制 (29)5.2 数字滤波技术 (33)5.3模数转换方式................................. (36)5.4 MA818 编程 ......... .. (37)5.5.本章小结 (39)参考文献 (41)结束语 (42)附录 (43)电气自动化技术专业毕业综合实践报告第一章交流变频技术1.1 交流变频调速技术的发展与研究现状在过去的几十年里,世界范围的工业进步的一个重要因素是工厂自动化程度的不断提高。
基于单片机的变频调速电机设计思路研究摘要：单片机也称为微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
文章研发出了基于单片机上的变频调速电机，对此系统进行了详细叙述。
关键词：单片机；变频调速电机1 本系统的基本简介1.1 单片机的简介单片机也称为微控制器，它常用英文缩写MCU来表示。
单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，最早设计者是想把CPU和其他外围设备集成在一个芯片里达到计算机系统更小、更容易集成的目的，INTEL的Z90是最早设计出来的单片机。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机的历史：第一代，20世纪70年代后期，4位逻辑控制器件发展到8位。
使用NMOS工艺（速度低，功耗大、集成度低）。
代表产品：MC6800、Intel8048。
第二代，20世纪80年代初，采用CMOS工艺，并逐渐被高速低功耗的HMOS 工艺代替。
代表产品：MC146805、Intel 8051。
第三代，近10年来，MCU的发展出现了许多新特点：①在技术上，由可扩展总线型向纯单片型发展，即只能工作在单片方式。
②MCU 的扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线。
③将多个CPU集成到一个MCU 中。
④在降低功耗，提高可靠性方面，MCU工作电压已降至3.3 V。
第四代，FLASH的使用使MCU技术进入了第四代。
本次实验我们使用的是Microchip公司的PIC微控制器。
PIC微控制器（PIC microcontroller），是一种使用哈佛结构的精简指令集微控制器，由Microchip公司研发而成。
PIC微控制器的架构是很明显的最低限度，它有以下特点：①分离式的程式码和资料空间（哈佛结构）。
②少量的固定长度指令。
③指令是单周期执行（4时钟周期），仅流程转移指令（call，goto，return，成立时的条件跳跃）需两个指令周期。
基于单片机控制的变频器设计目录一、前言-------------------------------P3二、本实验所选取器件及技术指标------P5三、硬件设计---------------------------P5四、AT89C51程序设计及仿真---------P8五、总结-------------------------------P11六、参考文献---------------------------P12 一、前言（1）变频器原理：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
（2）变频器发展历程及未来展望：变频器及其控制系统的发展主要经历三个阶段：第一阶段八十年代初日本学者提出了基本磁通轨迹的电压空间矢量（或称磁通轨迹法）。
该方法以三相波形的整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成二相调制波形。
这种方法被称为电压空间矢量控制。
典型机种如1989年前后进入中国市场的FUJI（富士）FRN5OOOG5/P5、SANKEN（三垦）MF系列等。
第二阶段矢量控制，也称磁场定向控制。
它是七十年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河。
它使人们看到交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的在本质。
第三阶段 1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论（Direct Torque Control简称DTC）。
摘要：为满足小型化、低成本的设计要求，设计一款内置式电动工具变频调速控制器，通过硬件电路的设计与器件选型，并运用SPWM 算法原理进行软件实现。
该变频控制器经测试，结果显示，在工作效率、劳动强度、耗材件的损耗速度都有所改善。
关键词：电动工具；变频调速；控制器；内置式中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：1671-3699（2017）06-0047-05DOI ：10.3969/j.issn.1671-3699.2017.06.013基于M30260F6AGP 单片机的电动工具变频控制器设计邱晓华1，陈海荣1，朱建军2（1.金华职业技术学院，浙江金华321007；2.浙江皇冠电动工具制造有限公司，浙江金华，321000）电动工具采用感应电机和变频技术能获得更高、更平稳的转速，并有效提升工作效率，延长使用寿命，这是当前电动工具行业的发展方向[1]。
克服采用串励电机存在的噪音、火花和烧机等缺陷，电机行业通用变频器虽能满足电动工具的调速要求，但鉴于电动工具的调速要求单一，不需要连续无级调速，且追求小型化、低成本与便携性，通用变频器不适用于对价格敏感的手持式电动工具市场。
针对电动角磨机拟开发一款内置于电动工具手柄内的变频调速控制器。
1技术规格电动角磨机对内置式变频调速控制器的主要技术要求为：输入电源为单相220V/50Hz ，输出为三相200V/400Hz ，输出频率控制方式为内部给定，不设调速旋钮，输出频率可根据负载大小进行转差补偿，补偿后最高输出频率450Hz ；能进行软启动，有过载动态保护、断电保护和短路保护；可读出累计工作时间，EMC 滤波器设计在输入电源线上；内置式变频调速控制器的尺寸要求为136.5mm×61.1mm×45mm 。
2主电路的设计考虑到变频调速控制器要装入工具手柄内，体积需大幅减小，其电路也要简化、优化。
控制器主电路采用典型的交－直－交电压型逆变电路，如图1所示。
它具有线路简单、功率因数高、调速范围宽[2]等优点，符合小型化的设计要求。
市电经不可控整流、滤波后提供直流电源给后级的逆变电路。
单相整流桥选用BR3510，其最大输入电压有效值为700V ，最大前向整流电流为35A 。
滤波电路由三个68uF/400V 滤波电容CA1、CB1、CC1并联组成以扩大储能容量。
因电解电容具有一定的电感性质，不能吸收瞬间的干扰电压，易产生“过电压跳闸”误动作，故在滤波电容后并接一个22nF/630V 电容C3来吸收干扰电压。
继电器RL1及限流电阻RT1构成的软启动电路防止产生冲击电流，在上电后一段时间内继电器开断，电流回路通过限流电阻和电解电容的串联回路对电容充电；当电容充电到一定程度后，继电器吸合，将限流电阻短路，以满足后序逆变后电压值达到要求。
电源进线处串接500V/4A 保险丝F1对电路进行短路保护，并接压敏电阻RV1以抑制电路中出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害，其压敏电压设计为680V 。
考虑到电动工具使用工况复杂、过载能力要求高，三相逆变电路选用大规格的绝缘栅双极型晶体管（IGBT ），本次设计采用了英飞凌IKW30N60T ，其最大的承受电压、电流分别为600V 和40A ，以保证过载情况下大电流不损坏控制器及电机。
收稿日期：2017-03-16基金项目：浙江省科技厅公益技术研究工业项目（2013C31134）作者简介：邱晓华（1974-），男，浙江金华人，金华职业技术学院教授，硕士，研究方向为电子技术、系统辨识和智能设备。
47金华职业技术学院学报2017年3控制电路的设计控制电路选用M30260F6AGP 单片机作为主控芯片，单片机外围接线如图2所示。
48脚M30260F6AGP 采用高性能硅栅CMOS 工艺，片内有1M 字节的地址空间、48K+4K 的ROM 和2K 的RAM ，并外接2M 存储空间的EEPROM 芯片，以拓展存储容量。
单片机内有5个16位定时器（A0、A1、A2、A3、A4）和3个8位定时器（B0、B1、B2）。
将IN⁃VC0寄存器的INV02位置“1”后，16位定时器A4、A1、A2用于三相PWM （puls width modulation ）输出，其中定时器A4对应于U 相波形控制，定时器A1对应于V 相波形控制，定时器A2对应于W 相波形控制；8位定时器B2用于载波控制；死区时间由专用的死区时间定时器控制；U 相波形控制信号由P80、P81引脚输出，V 相波形控制信号由P72、P73引脚输出，W 相波形控制信号由P74、P75口引脚输出。
图1主电路图图2单片机外围接线图48第6期4驱动电路的设计I/O 端口输出的控制信号需经驱动电路驱动IGBT 的通断。
IGBT 属于电压控制型器件，开通与关断由栅级与发射级间的电压U GE 决定。
为降低其通态压降与开关损耗，使U GE ＝15V 时让IGBT 导通；关断时给U GE 加一负偏压，让U GE ＝－5V ，使栅级电容迅速放电，提高其抗干扰能力[3]。
以L6387为核心的驱动电路如图3所示，L6387为高低侧半桥驱动芯片，它把来自单片机各引脚输出的PWM 信号进行功率放大便于驱动逆变电路中的IGBT 。
在设计时只需要配置简单的Boot 电容，便能实现自举升压。
图3中由D1、C1便构成了自举电路，能为上桥臂的IGBT 开通提供了足够的导通电压。
5SPWM 算法原理与软件实现PWM 技术根据冲量等效原理，利用IGBT 的导通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲序列，实现变压变频控制（VVVF ），而SPWM （sinusoidalPWM ）算法是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制技术[4]。
用软件来实现的SPWM 算法主要有自然采样法、规则采样法和不规则采样法，其中自然采样法在计算SPWM 波的脉宽时需要解超越方程，不适合用于实时控制，而不对称规则采样法所形成的阶梯波比对称规则采样时更接近于正弦波，故采用不对称规则采样法，原理如图4所示。
图4中T t 为三角波的周期，U r 为三角波的高，正弦波为U c sin ωt ，T s 称为采样周期，非对称规则采样在一个载波周期内采样两次正弦波数值，故T s =T t /2。
正弦调制波与三角载波相交，分别在三角波的顶点时刻t 1和在底点时刻t 2对正弦波进行采样，所形成的阶梯波与三角波有交点时产生控制功率开关器件的信号，从而得到一系列等幅而且脉冲宽度正比于对应区间正弦波曲线函数值的矩形脉冲波形。
根据图4所示，计算出：t off =T s 2（1-M sin ωt 1）t on =T s 2（1+M sin ωt 1）t 'on =Ts 2（1+M sin ωt 2）t 'off =T s2（1-M sin ωt 2）式（1）中：M 为调幅比，M ＝U C /U r ；t 1，t 2为两个相邻的采样时刻，其中：t 1=k T t 2，当k =0,2,4,6,…t 2=k T t2，当k =1,3,5,7,…式（2）中k =0、1、2、3、4、…，k 为偶数时是顶点采样，k 为奇数时是底点采样。
由（1）式和（2）式得到脉冲宽度为：t pw =t on +t 'on =Tt 2éëùû1+M 2()sin ωt 1+sin ωt 2（3）为了消除电路中的高次谐波产生的影响，每一个正弦波内所含的三角载波的个数应该是3的整数图3驱动电路图4不规则采样法原理图üýþïïïïïïïïïïïï（1）（2）üýþïï邱晓华等：基于M30260F6AGP 单片机的电动工具变频控制器设计49金华职业技术学院学报2017年倍[3]，取每个正弦波内包含18个三角波。
根据每个正弦波内包含的三角载波个数、正弦波频率为50Hz计算出IGBT管的各开关点的时间和脉冲宽度，再计算出脉冲控制字，存储在单片机的内部程序存储器里。
表1仅列出了前90°的开关点时刻和脉冲宽度，其他开关点时刻和脉冲宽度可由对称性求得。
根据表1中各脉冲宽度的值及各值间的比率关系，确定每个脉冲所占的最小单位时间的个数；再根据此个数之间的关系，以及三相电压每相电压之间相差120°的规律可以得到各相经调制后的脉宽波形。
根据波形中各相的状态编写状态控制字，如表2所示。
利用单片机的查表指令，依次给I/O端口输出表2中的控制字，就可以在逆变电路中获得正弦波形的交流电。
控制逆变电流的频率就是控制单片机输出每一个控制字时持续的时间，输出控制字持续的时间长，则逆变电流的频率慢；反之，则逆变电流频率快。
另外，IGBT在通断转换时会存在一定的延迟，导致各相上下桥臂同时导通而发生短路故障，这时需要单片机在每个转换点插入一个死区时间，让上下桥的IGBT有数微秒同时截止的时间。
运用瑞萨开发环境进行软件实现。
软件主要包括：主程序模块、调速控制模块、数据处理模块等。
主程序模块包括系统初始化、寄存器配置、子模块调用和看门狗复位等功能。
调速控制模块采用实时查表法输出SPWM控制信号，完成对电机的变压变频调速。
主程序设计流程图如图5所示。
6样机系统与实验控制器设计成密封结构，如图6所示，成品装配（a）内置式变频器（b）铸铝转子（c）定子图6样机的主要组成部分脉冲序号1 23 4 5 6 7 8……空W相P8011P81111111V相P72111111P7311U相P74111111P7511控制字十六进制）1AH1AH1AH1AH1AH29H25H16H表2状态控制字图5主程序流程图开关点1 2 3 4 5t on0.14870.44800.75321.06871.3292t off0.21110.62571.02021.38871.7344脉冲宽度0.06240.17770.26700.32000.3352表1N=18，T=2π不对称规则采样法SPWM开关点和脉冲宽度值50第6期好后，采取灌胶措施使变频控制器达到全密封，满足恶劣环境下长时间连续工作的要求；电机转子采用鼠笼式结构，无换向器、无漆包线、无碳刷；电机定子为三相△绕组结构。
内置式变频控制器安装在电动工具的手柄处，如图7所示。
该控制器直接应用于变频角磨机，经德国莱茵公司测试，其额定和空载比值为726.4%，最大效率72%，分别比普通角磨机的额定和空载比值、最大效率提高454%和14.3%；在指定的工作循环下，运行了850小时无任何非正常现象；经推广试用用户反馈统计，与普通角磨机相比更平稳、更省力；在同等工作量的情况下，缩短了工作时间，减少了的耗材磨损[5]，受到用户的好评。
