无刷直流电机控制器的设计
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0页 无刷直流电机控制器的设计
3.1 无刷直流电机控制器的概述
无刷直流电动机兼有直流电动机调整和起动性能好以及异步电动机结构简单无需维护的优点，因而在高可靠性的电机调速领域中获得了广泛应用。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：对各种信号进行逻辑综合，以给驱动电路提供各种控制信号；产生PWM调制信号，实现电机的调速；对电机进行速度环和电流环调节，使系统具有较好的动态和静态性能；实现短路、过流、欠压、堵转等故障保护功能。
现代控制技术的发展与微处理器的发展息息相关，可以说，每一次微处理器
的进步都推动了控制技术的一次飞跃。在微处理器出现之前，控制器只能由模拟
系统构成。由模拟器件构成的控制器只能实现简单的控制，功能单一、升级换代
困难，而且由分立器件构成的系统控制精度不高，温度漂移，器件老化严重，使
得维护成本增高，限制了它的发展和应用范围。随着微处理器的迅速发展和推广，
控制器由模拟式转换成了数模混合式，并进一步发展到全数字式，技术的进步使
得许多模拟器件难以实现的功能都可以方便地用软件实现，使系统的可靠性和智
能化水平大大提高。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[9][10]。
控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动自行车的大脑。其主要作用是在保证电动自行车正常工作的前提下，提高电机和蓄电池的效率、节省能源、保护 如有你有帮助，请购买下载，谢谢！
1页 电机及蓄电池，以及降低电动自行车在受到破坏时的损伤程度。
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TMS320C2xx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。采用单片机为主控芯片，如MSSl系列、AVRxx系列、PICxx系列等等，这类芯片响应速度快、功耗低、体积小、价格低廉且组成系统时所需的外围器件少等特点[3]。它们将是未来电动自行车无刷电机控制器主控芯片的发展方向，拥有广阔的市场前景。
PIC系列单片机是采用精简指令集RISC技术、哈佛双总线和两级指令流水线结构的高性能价格比的8位嵌入式控制器(Embedded Controller)。本文研究的电动自行车车用的无刷直流电机控制器系统是以选取Microchip公司的一款具有极高性能价格比的PIC系列单片机PICl6F72做为主控芯片，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；并且采用速度、电流双闭环控制策略，增强系统抗干扰能力，提高电机的运行效率，同时加入一些保护功能，如欠压保护、过电流保护、堵转保护等等，使系统设计更合理化、人性化。系统采用软件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。
第三章 无刷直流电机控制器硬件设计
3.1 单片机的选择
目前，市场上有很多的无刷电机专用控制芯片，但大部分电动自行车生产厂商都采用Motorola公司的MC33035无刷电机专用控制芯片，它具有无刷直流电机控制系统所需要的基本功能。本论文设计的无刷直流电机控制器采用如有你有帮助，请购买下载，谢谢！
2页 PIC16F72单片机作为控制器的主控芯片，不仅可以实现专用控制芯片MC33035的全部功能，而且也容易实现系统的扩展，通过硬件设计与软件设计，实现多功能的电机控制。
单片机选择的原则有：
★性能性能因素：
根据设计任务的复杂程度，分析采用8位的单片机可以满足系统的控制精度的要求。但由于整个控制系统有多种模拟量需要转换成数字量，因此所选的单片机应该具有多通道A/D转换模块。在无刷直流电机的控制中，脉宽调制PWM
( PulseWidth Modulation)技术被广泛应用，因此所选的单片机应该具有脉宽调制PWM模块。PWM模块可用来产生不同频率和占空比的脉冲信号。可方便实现D／A输出功能和实现直流电机的调速等功能。
★安全因素：
电子产品的安全性是一个非常重要的环节，作为控制系统的核心部分，单片机的安全性必须达到控制系统的要求。
★产品价格因素：
这也是一个很重要的因素，在其它条件相当的情况下，当然选择价格低的产品，这样可以提高性价比。
所以，根据上述原则对单片机进行选择，选择出最能适用于你的应用系统的单片机，从而保证应用系统有最高的可靠性、最优的性价比、最长的使用寿命和最好的升级换代性，还有市场的推广性。
★运行速度：
单片机的运行速度首先看时钟频率，指令集，几个时钟为一个机器周期
在选用单片机时要根据需要选择速度，不要片面追求高速度，单片机的稳定性、抗干扰性等参数基本上是跟速度成反比的，另外速度快功耗也大。
★I／O口：
I／O 口的数量和功能是选用单片机时首先要考虑的问题之一，根据实际需要确定数量，I／O多余不仅芯片的体积增大，也增加了成本。
★定时／计数器：
多数单片机提供2~3个定时／计数器，有些定时／计数器还具有输入捕获、输出比较和PWM(脉冲宽度调制)功能，利用这些模块不仅可以简化软件设计，而且能少占用 CPU 的资源。
★串行接口：
单片机常见的串行接口有：标准UART接口、增强型UART接口、I2C总线接口、CAN总线接口、SPI接口、USB接口等。大部分单片机都提供了UART接口，也有部分单片机没有串行接口。
★工作电压、功耗：
单片机的工作电压最低可以达到1.8V，最高为6V，常见的是3V和5V
单片机的功耗参数主要是指正常模式、空闲模式、掉电模式下的工作电流，
