【秀出我的Atmel设计方案】+Megal6

只看该作者 · 2014-11-22 01:35

设计方案：基于Megal6单片机的无刷电机控制系统

系统控制策略

采用PWM全桥斩波技术控制功率开关管组成逆变器直流侧的电压，系统采用电流环和速度环双闭环控制。电流环与速度环均采用成熟的Pl控制。根据永磁无刷电机的运行原理，系统采用两两导通六状态方式，按照不同的导通次序可实现电机的正转、反转及刹车功能。采用PWM斩波控制技术实
现的调压调速，在PWM斩波的占空比D为1时，电机转速达到最大，占空比D为0时，电机静止。

硬件设计
直流无刷电机控制系统包括电源模块、控制模块、驱动模块、功率模块、检测模块以及通信模块等。

控制模块
本设计采用AVR系列单片机Megal6作为主控制器，主要完成PWM调速功能、转子位置识别并输出换向功能、智能启动功能以及速度检测等功能。Megal6是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，其数据吞吐率高达1MIPS／MHz，实现了片上系统，大大简化了系统的设计。具体特点如下：16 K字节的系统内可编程flash，512字节EEPROM，1 K字节的SRAM，32个通用I／O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试和编程，3个具有比较模式的灵活的定时器／计数器，片内／外中断，可变成串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及6个可以通过软件进行选择的省电模式。很好的满足PWM输出、AD采样、定时计算、I／0采集以及在线调试等功能。

驱动模块

采用6路高压集成驱动器IR2130。具有集成度高、可靠性好、速度快、过流欠压保护、调试方便等特点。其驱动信号延时为ns级，开关频率高达20 kHz．该电路驱动6个单元仅用一路15 V电源。芯片内部具有欠压锁定、外部过流封锁和鼓掌输出指示功能。调节电阻可调节过流保护值。D1为保护指示灯，一旦过流或欠压锁定，D1会发出故障指示。为了防止干扰引起误触发而产生假过电流现象，在IR2130的9脚过流封锁端加--jJ,电容进行滤波。

软件设计
软件设计的主要思想为：使电机在一定的电压范围内，不超过额定电流的情况下，可实现正转、反转、调速以及紧急制动功能，并实现控制器与上位机的通信功能。充分利用单片机强大的中断处理能力处理电压采集、位置捕捉、PWM的波形产生等是整个控制软件的主要内容。软件由主程序和各中断子程序组成。主程序负责系统初始化、控制方式判断检测、电流采样、等待中断等；定时中断0负责产生占空比可调的PWM波形；定时中断l负责位置检测、输出换向以及速度信号输出；ADC中断完成速度调节以及电压采集实现智能启动。在软件设计中存在两路控制方案，对于有位置传感器的直流无刷电机无需启动过程，直接读取转子位置信息通过分析进行换向输出，而对于无位置传感器的直流无刷电机在正常运行后其控制方案与有传感器的相同，在启动初期采用三段启动法实现电机的定位、升速到正常运行。