基于dsPIC30F3010的無刷直流電動機控制系統設計

三相反電動勢檢測電路圖如圖5所示。圖中畫出了3個檢測通道，分別是U、V、W三相反電動勢的檢測，其電路原理其實是簡單的電阻分壓網絡，主要是為了將較高的信號電壓降低，滿足單片機AD轉換輸入要求。3相電壓經過22 kΩ與2．4 Ω電阻的分壓后，再經過300 Ω電阻進入AN3，AN4，AN5這3個AD管腳，用AN3、AN4、AN5實現電機端電壓檢測，得到反電動勢過零點。在PWM開通期間，檢測處于不通電相繞組的端電壓，其值等于電源電壓的一半時為反電動勢過零點信號。
1．5 電流采樣與過流保護電路
電流采樣與過流保護電路如圖6所示。為了獲得電機的電流反饋信息，在DC母線負電壓與地之間連接了一個低阻值的電流檢測電阻(25 mΩ)。由此電阻產生的電壓被一個外部運放(MCP6002)放大并反饋到ADC輸入(RB1)。

dsPIC30／33的電機控制系列MCU，都有一個FLTA腳，當得到低電平輸出時，可以關斷PWM的有效輸出，使之成為無效。這是一個硬件處理的機制，因此可以快速處理故障事件，以實現安全操作。通過與電流反饋電路相連接的比較器電路(U6)可以獲得故障輸入信號，且比較器門限值可通過電位器POT2進行調節。

2 系統軟件設計
軟件設計包括DSC事件管理器初始化程序、電機起動程序、換相子程序、中斷服務程序、速度環和電流環的控制程序等。主要實現了電機的開環啟動、過零檢測、換相、以及轉速和電流閉環控制等。軟件設計是在Microchip公司的集成開發環境MPLAB IDE中完成的，控制程序用C30語言編寫。
主程序是一個死循環結構，用來完成dsPIC30F3010初始化、看門狗程序和中速事件處理程序。軟件結構是以主程序為主，通過函數調用和全局變量與子程序進行參數傳遞。中速事件處理程序每10 ms循環一次，包括電機啟動、速度控制、電流A／D轉換及循環調用中斷服務子程序等，是整個系統最重要的程序。主程序流程，中速事件處理程序流程分別如圖7、8所示。

軟件設計需注意以下4個問題：1)使用電機控制PWM模塊的特殊事件觸發器來啟動A／D信號轉換，可以使A／D轉換與PWM時基同步。2)應舍棄換相后的最初幾個反電勢采樣點，這樣很容易避開相繞組的去磁問題，因為換相后繞組電流不會立即為零，要經過一個續流過程下降為零。3)不對端電壓波形用硬件進行明顯濾波，而是由軟件根據PWM波形仔細地選取信號采樣點，可排除互耦PWM于關噪聲和不連續電流問題。4)使用QEI計數器記錄連續監測到兩個端電壓過零點的時間，除以2即為30°電角度的時間，把此時間裝載到定時器2中，定時器2經過30°電角度時間觸發中斷，調用換相子程序進行電子換相。