基于Mini51的BLDCM無位置傳感器控制
2021年電子技術應用第10期
宋建國，袁宇瑞，桓建文
北京工業大學 信息學部，北京100124
摘要： 將新唐的Mini52(Mini51系列)單片機作為主控芯片，通過利用Mini51系列單片機自身可輸出的的6路PWM信號的性能，利用采樣電阻來采集端電壓從而得到直流母線的電流，利用反電動勢過零點法(EMF)來控制電機，實現直流無刷電機(BLDCM)無位置傳感器的雙閉環控制，利用串口通信來完成對無刷直流電機的伺服系統，進行了測試。測試結果表明，Mini51系列單片機可以對高速串口通信實時響應且此伺服系統具有良好的速度可控性，能夠滿足現代工業生產實時控制的需求。
中圖分類號： TM331
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211553
中文引用格式： 宋建國，袁宇瑞，桓建文. 基于Mini51的BLDCM無位置傳感器控制[J].電子技術應用，2021，47(10)：95-100.
英文引用格式： Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen. Sensorless control of BLDCM based on Mini51[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：95-100.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211553
中文引用格式： 宋建國，袁宇瑞，桓建文. 基于Mini51的BLDCM無位置傳感器控制[J].電子技術應用，2021，47(10)：95-100.
英文引用格式： Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen. Sensorless control of BLDCM based on Mini51[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：95-100.
Sensorless control of BLDCM based on Mini51
Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen
Faculty of Information Technology，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China
Abstract： Nuvoton′s Mini52(Mini51 series) microcontroller is used as the main control chip. By using the performance of the 6-channel PWM signal that the Mini51 series microcontroller can output, the sampling resistor is used to collect the terminal voltage to obtain the current of the DC bus. The zero point method(EMF) is used to control the motor to realize the dual closed-loop control of the BLDCM without position sensor. The serial communication is used to complete the servo system of the brushless DC motor, and the test is carried out. The test results show that the Mini51 series single-chip microcomputer can respond to high-speed serial communication in real time and the servo system has good speed controllability, which can meet the needs of modern industrial production real-time control.
Key words : brushless DC motor；sensorless control；Mini51；BEMF
0 引言
在現代技術高速發展的階段，工業上需要電機對高速信號實時響應、實時處理的需求已經越發明顯，理所應當的，對于新的高性能芯片的發現與應用也變得廣受關注。
新唐的Mini51系列單片機為32位的微處理器，內嵌ARM CortexTM-M0內核，可用于工業控制和需要高性能、低功耗的應用。其最快系統時鐘為24 MHz，因而可以支持很廣范圍的工業控制和需要高性能CPU 的場合。在電機控制領域，Mini51系列單片機自身可以產生6路PWM信號，并且這6路信號可以分別調制也可以組合控制，芯片內部同時可以設定死區時間與啟動延時，便于應用。
傳統的BLDCM控制都是由位置傳感器傳輸轉子位置信號來進行換相，一般都要在外部添加例如光電編碼器[1-2]與霍爾傳感器等[3]。位置傳感器會使得整個控制系統體積增加，成本增加，限定了電機的使用場合。本設計采用反電動勢過零檢測[4-5](BEMF)法，通過采樣電阻取得電機的UVW相電壓，并且通過精密電阻采集直流母線電壓，使用六步換相[6-8]策略，利用調節輸出PWM占空比來進行電機調速，同時監測起動電流、穩定三相電流、電源電壓等控制驅動電路的通斷來保護電路與電機[9]。通過對比實現無位置傳感器的控制，使得該系統控制方式簡單，結構穩定。
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作者信息：
宋建國，袁宇瑞，桓建文
(北京工業大學 信息學部，北京100124)
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