文档介绍：基于反电动势的三相无刷直流电机控制 Three Phase BLDC Motor Control System, based on BEMF
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第三届恩智浦杯创新设计大赛参赛作品
2009年___月___日
设计项目摘要 Abstract
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项目背景及介绍 Background and introduction of the project
高性能和高效率电机控制技术是目前学术界和产业界研发的重点,旨在提高能效的使用率,为各行业的机械传动技术提供绿色应用。
目前的电机驱动反馈方式包括:霍尔传感器方式、反电动势方式和正交编码方式以及矢量控制。从系统成本的角度考虑,从硬件成本上来说,反电动势方式和矢量控制方式都是低成本的,考虑到控制算法的复杂程度,本范例仅考虑反电动势控制方式。
因此,本项目基于 ARM Cortex-M3 内核的 LPC1766 芯片,实现了反电动势过零检测技术,控制三相无刷直流电机,并结合 MOSFET 驱动等产品,提供完整的解决方案。
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恩智浦微控制器选型
选型:LPC1766
选型特性:
内置 256K Flash,64K RAM 的 ARM Cortex-M3 Rev. 2 微控制器
高速 12-bit ADC,具备 200KHz 转换率,Vref 可调
128 线 QEI 接口
10/100 MHz 以太网,实时将数据电机运行数据发送到监控端
选型理由:
100MHz 主频和 Cortex-M3 指令为系统的高效性提供保证
丰富的片内外设资源提供系统的高集成度和低成本
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功能描述 Function Description
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设计目的及主要功能 Design Purpose and Key Features
为了提高产品性能和系统功效,越来越多的可调速电机被设计进了诸如家电等电子类和控制类产品。低速电机(缓慢改变负载或者速度)由于其简单的控制算法而成为一种常用的应用方案。本设计希望通过使用更多芯片上内置资源、以期达到在保证系统性能的前提下的更低成本和更高效能的目的。
本设计的功能主要体现为,实现了过零检测反电动势,并对电机进行相应的控制,用户可以根据需要在本系统上做二次开发。基本实现复杂高速通信接口的功能,使得电机用户也能快速方便地使用。
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系统原理和技术特点 System Principles and technical features
这里主要介绍本设计的核心技术特点——无位置传感器的控制方案。它的优点是消除了控制器和电机之间的位置传感器,减少了线路连接,降低了系统成本。
一种无位置传感器的无刷直流电机技术是,通过检测电机绕组产生的反向电动势的过零点来确定电机转子的位置。当三相绕组中的某一相没有通电时,该相的反向电动势过零点会被检测出来,然后再利用脉宽调制技术来控制电极绕组的通电顺序和电压。
另一种无位置传感器的无刷直流电机技术是,矢量控制技术,此处不作讨论。
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绿色设计的体现 Green Design in application
该设计消除了控制器和电机之间的位置传感器,减少了线路连接,利用片上丰富的接口资源简化外围电路设计,从而:
在电机控制应用中能够提高系统功效
设计降低了系统成本
低功耗的内核减少对能源的需求
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系统框图 Diagrams
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系统框图 Block Diagram
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