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    通過變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)對交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行數(shù)字控制是電動機(jī)控制的發(fā)展趨勢，永磁式同步電動機(jī)（pmsm）具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于控制、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。用單片機(jī)對電動機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制是實(shí)現(xiàn)電動機(jī)數(shù)字控制的最常用的手段。

    本文介紹了采用renesas公司m16c/28和r8c/11系列的cpu產(chǎn)品，運(yùn)用120°梯形波交變，通過電動機(jī)感應(yīng)電壓的過零點(diǎn)來估測轉(zhuǎn)子位置，從而實(shí)現(xiàn)表面安裝永磁式同步電動機(jī)（spmsm）的無位置傳感器型驅(qū)動的方法。

    一 與電動機(jī)控制有關(guān)的基本概念

    1 逆變器控制

    電能（商用電源）一般是通過一個電源系統(tǒng)來提供的。在這種場合，商用電源的電壓、頻率和相位在嚴(yán)格的控制之下被固定于一個精確的水平上。如果把一個商用電源直接提供給電動機(jī)的負(fù)載，則感應(yīng)式電動機(jī)（im）可以被起動，而同步電動機(jī)（比如永磁式同步電動機(jī)pmsm）則不能被起動。

    在逆變器控制過程中，商用電源未與負(fù)載相連。一個轉(zhuǎn)換器件首先把交流（ac）電流轉(zhuǎn)換成直流（dc）電源，然而再由一個逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源，以便向電動機(jī)輸送具有期望電壓和頻率的交流電源。如果輸出電壓和頻率是根據(jù)負(fù)載和擾動來控制的，則這將使得同步電動機(jī)能夠起動和旋轉(zhuǎn)，并達(dá)到節(jié)能的效果。

    2 感應(yīng)電壓

    電動機(jī)可以起發(fā)電機(jī)的作用。因此，當(dāng)把一盞燈連接至電動機(jī)并旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的軸時，燈將會發(fā)光。這是因?yàn)楫a(chǎn)生了感應(yīng)電動勢的緣故，而產(chǎn)生的電壓就被稱為“感應(yīng)電壓”。

    當(dāng)電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，將不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因此，當(dāng)起動電動機(jī)時，將強(qiáng)迫它在某一特定方向上旋轉(zhuǎn)，以找到轉(zhuǎn)子的位置。

    在采用180°正弦波交變的電動機(jī)控制中，由于電動機(jī)中有電流連續(xù)流過，故不能直接監(jiān)視電動機(jī)中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。因此，在無位置傳感器的控制中，轉(zhuǎn)子位置是通過電動機(jī)電流來估測的。

    二 用于電動機(jī)控制的硬件和軟件規(guī)范

    1 硬件構(gòu)成

    l 表面安裝永磁式同步電動機(jī)（spmsm）

    l a/d轉(zhuǎn)換器

    l 三相pwm輸出

    l 感應(yīng)電壓的過零點(diǎn)檢測

    四部分組成的框圖如下：

    2 軟件功能

    三．用于電動機(jī)控制的cpu及其周圍設(shè)備的功能說明

    （1）a/d轉(zhuǎn)換

    （2）三相pwm輸出

    l 采用鋸齒波來進(jìn)行調(diào)制和采用了三相模式0實(shí)現(xiàn)120°交變驅(qū)動電機(jī)

    l 在采用梯形波的120°交變中，轉(zhuǎn)速基本與電壓成正比。

    （3）三相電動機(jī)感應(yīng)電壓的過零點(diǎn)檢測

    在本軟件中，感應(yīng)電壓的過零點(diǎn)是通過按下表對外部中斷功能進(jìn)行配置的方法來檢測的。

    四 用于利用梯形波交變來實(shí)現(xiàn)spmsm的無位置傳感器型驅(qū)動的軟件描述

    軟件描述了如何使用梯形波的120°交變來實(shí)現(xiàn)spmsm的無傳感器型驅(qū)動。內(nèi)容包括：

    （1） 由電動機(jī)中的感應(yīng)電壓來檢測轉(zhuǎn)子位置和采用梯形波的120°交變控制旋轉(zhuǎn)速度在±500 rpm～3000 rpm范圍。系統(tǒng)配置入系統(tǒng)構(gòu)成框圖。

    （2） 對8個控制模塊的描述。包括：

    l a/d轉(zhuǎn)換器、

    l 感應(yīng)電壓的檢測、

    l 實(shí)際轉(zhuǎn)速的計(jì)算、

    l 目標(biāo)轉(zhuǎn)速的計(jì)算、

    l pwm占空比的計(jì)算、

    l 確定輸出模式、

    l 初始啟動處理、

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