无刷电机控制代码快速生成原理及搭建

无刷电机控制代码快速生成原理及搭建

       基于模型的设计方法利用Mathworks提供的一系列工具，可直接实现从设计理念到算法模型，再由模型自动生成嵌入式代码的高效开发流程。对于本例来说，在LPC2124芯片上实现无刷电机控制（BLDC），设计者无需考虑如何将电机状态的变换用C或汇编语言体现，仅需关注算法本身，将繁琐的代码生成工作交给计算机完成。这样可以大大缩短产品开发周期，显著提高工作效率。

　　1　原理分析
　　直流无刷电机的工作离不开电子开关电路，因此由电动机本体、转子位置传感器和电子开关电路3部分组成了直流无刷电机的控制系统，其结构框图如图1所示。直流电源通过开关电路向电动机定子绕组供电，位置传感器随时检测转子所处的位置，并根据位置信号来控制开关管的导通和截止，航模电机，从而自动地控制哪些绕组通电、哪些绕组断电，实现了电子换相。 　　下面以一个三相绕组的无刷电机为例，简要介绍其工作原理。图2为三相全桥式驱动电路原理图，对其采用二相通电的方式驱动，即有两个绕阻同时通电。图中包含6个晶体管、二极管组成的三相逆变电路，Ha、Hb、Hc为霍尔元件反馈的转子位置信号。控制电路会根据位置信号决定6路PWM信号的通断，进而使功率管导通或关断，使绕阻按一定顺序导通，驱动电机连续旋转。
　　当采用二相导通方式驱动电机时，功率管的导通或关断情况经过1/6周期（即60°）。在直流无刷电机的内部嵌有3个霍尔位置传感器，它们在空间上相差120°。由于电机的转子是永磁体，当它在转动的时候，其磁场将发生变化形成旋转磁场，每个霍尔传感器都会产生180°脉宽的输出信号。 　　假设当前功率管V1、V6导通，则电流从A相流入电机，从C相流出电机，由电流经绕阻产生的磁场方向为（A，C）。由A和C的合磁场产生的转矩使转子转动到AC位置。转子的转动使霍尔传感器的输出发生变化，控制电路会据此调整功率管的导通情况，将V6关断，V5导通。这时，电流从A相流入电机，从B相流出电机，经绕阻产生的磁场方向为（A，B）。由A和B的合磁场产生的转矩使转子转动到AB位置。同样，霍尔器件又会输出一个不同的值，控制电路作出相应的处理，完成一个完整的换相周期。