永磁无刷直流电机的模糊控制 

    永磁无刷直流电动机，是集永磁电动机、微处理器、功率逆变器、检测元件、控制软件和
硬件于一体的新型机电一体化产品，它采用功率电子开关(如 GTR、MOSFET、IGBT)和位
置传感器代替电刷和换向器，既保留了直流电动机良好的运行性能，又具有交流电动机
结构简单、维护方便和运行可靠等特点，在航空航天、数控装置、机器人、计算机外设、汽车

 

电器、电动车辆和家用电器的驱动中获得了越来越广泛的应用。

    本文介绍了模糊控制在 BLDCM 调速控制中的运用，模糊控制是以人们对被控对象的
控制经验为依据而设定的控制器，无需知道被控对象的数学模型，无论被控对象是线性
的还是非线性的，都能执行有效的控制，具有良好的鲁棒性和适应性。该控制系统以
Motorola 公司的单片微控制器 MC68HC908 单片机为核心，加上控制、驱动、检测、显示等
部分，实现对电机的有效控制，并在测速环节的软件设计方面提出了有效、实用的编制方

 

法和技巧。

    

 

系统结构

    系统由 Motorola MC68HC908JL3 单片机控制器、功率和驱动变换电路、转子位置检测电
路、电压电流检测电路和显示电路等组成。
 

MC68HC908 是 Motorola 公司开发的高性能 8 位单片机。它的指令集与 MC68HC05 系

列单片机向上兼容，有 200 多条指令和 10 余种寻址方式，并具有 16 位变址寄存器和堆栈
寄存器。MC68HC(9)08 系列在功能和特性上做了许多优化，采用锁相环技术，在提高内
部时钟的同时大大降低了系统噪声；MC68HC(9)08 系列采用了 Flash 技术，实现在线编

 

程。

    在电机转子上安装三个霍尔传感器，将检测信号输入单片机的 I/O 口，使 MCU 获取位

 

置检测电路检测到的位置信号，决定换相时刻和相应的导通电枢绕组。

    

 

系统硬件

    

 

电流和电压检测

    电检测对于电机的控制和保护都很重要。电流检测电路如图 2 所示，使用精密电阻 R1
进行电流采样，电阻接在 IPM 内部 IGBT 下桥臂输出端与地之间。电机运行时，在功率管
导通时进行采样，将电阻 R1 上得到的电压信号经放大、低通滤波后输入单片机 A/D 转换
口，转换后供电流环控制和过载保护使用。

大家知道对电机来说直流电源过压或欠低都会影响电机的正常运行。电压检测电路如

图 3 所示，直流电源电压 VDC 经分压滤波以及运放阻抗匹配后送至单片机 A/D 转换口，
A/D 转换后即可获得电压信号，以及时对电机进行过压、欠压保护。具体保护方式由软件
通过电机的参数设置相应的阈值。

    

 

功率和驱动电路