單片機在電動高爾夫球車永磁無刷直流電機驅動系統的應用

　　在大量的實際調試中，我們小組總結出了一種行之有效的方法：這個思路非常簡單，即讓油門踏板踏位不僅對應力矩的給定量，還將與電機繞組最大給定線電壓相對應。此時，油門踏板踏位的任何改變必然導致最大給定線電壓的改變也必然將改變電機的轉速。這可以從無刷直流電機的調壓調速特性得出。這里我稱其為“最大力矩控制策略”。對應不同類型的電機，該策略可能要做必要的調整。

簡單而新穎的無位置傳感策略

　　在全速度范圍內尋找一種可靠的低成本的無位置傳感器位置獲取策略顯得非常重要。得益于永磁無刷直流電機的工作特性――只需要離散的位置信號，以及相繞組之間的互感耦合效應，我們研究小組已經開發出一種稱之為“間接電感法”的無位置傳感器算法。通過分析我們發現在互感耦合效應會導致PWM調制的有效和無效期間相端電壓的差與轉子位置成一固定的關系。理論上分析，只要電壓傳感器件的精度達到要求，都可以得到可靠的位置信息。在低速范圍內，這種方法顯得更為有效，可以有效彌補反電動勢法的不足以獲得全速度范圍內的轉子位置信息。由于進度上的關系，該方法在本設計中沒有體現，目前該策略的算法實現還在有條不紊的進行。
　
Microchip芯片的特點及其在項目中的應用

　　主控制芯片是控制系統的核心，它提供給逆變器驅動信號、對功率驅動保護進行處理、實時采樣轉換電流等模擬信號、采集位置信號、通過開關量輸入輸出接收外部信息或者對外部進行控制、通過CAN總線與外部其它系統交換信息、對各種信息進行分析處理、協調各部分的工作等。

　　本設計所描述的電動高爾夫球車永磁無刷直流電機驅動系統采用的主控制芯片dsPIC30F4011即來自Microchip公司，它專為電機控制領域設計。dsPIC30F芯片被稱為具有DSP功能的MCU，既具有控制功能強，而又有DSP的數字信號處理強的特點，這些特點使它比一般的DSP硬件開發電路更簡單更便宜，而比同檔的單片機更能適應數字信號處理的要求。在控制器的設計中，主要使用了芯片的如下外圍模塊資源[9]：

　　① 電機控制PWM模塊（MCPWM）：PWM工作于中間對齊方式，調制頻率選擇為10kHz，文獻[4]認為該頻率可使能量密度、噪聲及電磁干擾同時達到最優；輸出配置為獨立模式，且利用特殊事件觸發器SEVTCMP使A/D采樣在占空比有效的中間時刻同步，該時刻被認為具有最小的地線耦合干擾，有望獲得準確的模擬量值；

　　② 8路10位高速A/D轉換通道（AD）：用來在每個PWM周期中同時對母線電壓、兩組油門給定、兩組剎車模擬量信號、兩相電流、鋁基板溫度8個信號進行采樣，且采樣與PWM時基同步；

　　③ 電平變化中斷（CN）：來自電機霍爾傳感器的位置信號發生電平變化時會產生電平變化中斷，在電平變化中斷服務子程序中，實施電機換相、辨別電機轉向以及計算轉速；

　　④ 定時器4（TMR4）：定時器4工作于周期計數模式，以記錄相鄰兩個電周期發生的間隔，用來計算轉速；

　　⑤ 控制器局域網絡（CAN）模塊：將關于電機和車輛的部分信息通過CAN通信送至上位儀表(液晶顯示器)，并可接受來上位儀表的指令(觸摸屏)。

　　即便是初學者，你也會發現Microchip的開發平臺極易上手，他的集成開發環境完全免費，也有一些價格低廉的在線調試工具如ICD2，當然要進行系統的開發，還需要一塊目標板。再加上RISC的采用，你會發現即便采用匯編語言編程也一樣輕松，當然我在設計中采用的還是C語言，某些需要高質量目標代碼的地方采用了嵌入行內匯編的這種混合編程方式以達到代碼質量和效率的平衡。