摘要：根據(jù)無刷直流電機(jī)的工作原理，采用霍爾傳感器作為位置傳感器，TI公司的DSP芯片TMS320LF2406非常適合作為無刷直流電機(jī)(BLDC)的控制芯片，建立了無刷直流電機(jī)相位檢測(cè)手段，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)模塊的軟件設(shè)計(jì)流程，簡(jiǎn)述電動(dòng)汽車無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的相位測(cè)試的硬件控制策略和軟件設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī)；電動(dòng)汽車；霍爾傳感器；相位測(cè)試

本文選用無刷直流電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，DSP的TMS320LF2407A控制器為核心，霍爾傳感器為位置傳感器，轉(zhuǎn)子位置傳感器是無刷直流電機(jī)的關(guān)鍵部件，其作用是檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)于定子電樞繞組軸線的位置信號(hào)，為功率開關(guān)提供正確的開關(guān)信息，使電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子位置的變化而換相，從而使無刷直流電機(jī)正常工作。本文采用霍爾傳感器為位置傳感器，提出了一種獲取無刷直流電機(jī)起轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置信號(hào)相位測(cè)試的方法，導(dǎo)出了傳感器信號(hào)和逆變器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯關(guān)系。

1 控制器總體方案
基于DSP實(shí)現(xiàn)的電機(jī)伺服系統(tǒng)可以僅用一片DSP就可以替代單片機(jī)和各種接口，擴(kuò)展方便，可以實(shí)現(xiàn)位置、速度和電流環(huán)的全數(shù)字化控制，故控制電路采用DSP的TMS320LF2407A控制器為核心，采用該芯片設(shè)計(jì)控制器，只需要很少的外圍芯片即可完成所有的控制任務(wù)。

該控制器的硬件如圖1所示，本文重點(diǎn)對(duì)無刷直流電機(jī)相位進(jìn)行測(cè)試，基本上包括功率驅(qū)動(dòng)部分、DSP控制核心部分、A／D信號(hào)檢測(cè)部分等。

2 電機(jī)的工作原理及硬件實(shí)現(xiàn)
在BLDC中，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)60°，霍爾傳感器就會(huì)改變它的相，因此每個(gè)霍爾傳感器的一個(gè)相代表一個(gè)具體轉(zhuǎn)子位置。由霍爾模式(圖2)知，信號(hào)由霍爾傳感器產(chǎn)生，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置對(duì)應(yīng)著一個(gè)霍爾傳感器。

圖3是三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制使用霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖，使用了3個(gè)位置間隔120°分布的霍爾傳感器，由霍爾器件所輸出的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)送到功率變換電路后，直接送至TMS320LF2407A的捕獲單元進(jìn)行處理，每個(gè)霍爾傳感器的輸出與捕獲單元的一個(gè)輸入引腳相連，把捕捉口設(shè)置為I／O口，并檢測(cè)該口的電平狀態(tài)，就可以知道哪一個(gè)霍爾傳感器的什么沿觸發(fā)的捕捉中斷。通過產(chǎn)生捕捉中斷來給出換相時(shí)刻，同時(shí)給出位置信息，實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制(PWM)和換相控制。

無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)通常采用兩兩通電方式，每一時(shí)刻只有2個(gè)上下橋臂的功率管導(dǎo)通，每隔60°電角度會(huì)換向一次。每一次功率管導(dǎo)通120°電角度，各功率管導(dǎo)通順序依次為+A-B、+A-C、+B-C、+B-A、+C-A、+C-B，共六個(gè)狀態(tài)。圖3中功率變換器的六個(gè)開關(guān)元件IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)由DSP通過PWM1至PWM6引腳經(jīng)過三相驅(qū)動(dòng)電路隔離放大供給。其中，上橋臂的A+、B+、C+分別接受DSP的PWM1、PWM3、PWM5管腳的控制；下橋臂的A-、B-、C-分別接受DSP的PWM2、PWM4、PWM6管腳的控制。另外，位置傳感器的三路位置輸出信號(hào)H0、H1、H2經(jīng)過施密特整形處理后分別給DSP的捕獲口(CAPX)?；魻杺鞲衅鬏敵?個(gè)互相交疊180°的信號(hào)，通過檢測(cè)輸出信號(hào)的上升沿和下降沿，可以得到6個(gè)相位交變的時(shí)刻，同時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，產(chǎn)生中斷，調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序即可得到所需的位置信號(hào)。