功率器件采用三菱公司生产的智能功率模块(IPM)PS21246-E。PS21246-E 是三菱公司最
新推出的第四代 IPM 智能功率模块。IPM 是先进的混合集成功率器件，由高速、低耗的功
率开关器件 IGBT 和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过(欠)电压、过电流、过热和短路
等故障监测电路，这大大提高了系统的可靠性和可维护性。PS21246-E 只需一路+15 伏驱
动电源，不需用光耦而直接与单片机连接，控制输入端兼容 TTL 和 CMOS，工艺上采用
IGBT/FWDi 芯片，功耗低体积小。PS21246-E 的每路 IGBT 集电极额定电流为 25A，开关
频率典型值 5kHz，集电极－发射极额定电压为 600V  

。

    将 MC68HC908JL3 定时器模块的一路定义为输出比较，产生 16 位 PWM，与 PTB 口一
起控制 IPM 中的 6 个 IGBT 的导通关断，以实现电机调速和控制电流的目的。如果 IPM 检
测到故障发生，则 IPM 的 Fo 口发送中断信号至 MCU 的中断口，关闭 PWM  

。

 

控制方案

    

 

速度检测

    电机控制系统利用霍尔传感器产生的三路脉冲信号进行测速，通过检测三路信号的切
换顺序可以判断出电机转向，而转速通常通过计算霍尔传感器走过固定位置间隔所花的
时间得到。其中：V 是速度；X 是固定的位置间隔；t(k)是霍尔传感器到达某一位置时所

 

花的时间。

    计算得到的转速是瞬时速度，采用该算法，系统只需要使用一个定时器中断。计算电机
瞬时速度的具体推导过程如下：利用单片机的定时器 1 作为捕获电路的工作时基，设定
时器工作频率为 TIMERCLkHz。

    霍尔传感器反馈回来的其中一路脉冲作为捕获电路的捕获输入引脚，当捕获电路检测
到该引脚上的电平信号是上升沿跳变信号时捕获该时刻计数器的数值。脉冲信号相邻上升
沿(一个周期)连续两次触发捕获事件，捕获电路将对应的计数器数值捕获到 2 级 FIFO 堆
栈。两者的差值反映了脉冲的周期。

    

 

控制策略

    模糊比例控制器的结构，它是一个两输入单输出系统，两个输入量为 e(k)和 de/dt，其

 

中：

    e(k)=speed_act-speed_exp (3) 
    de/dt=e(k)-e(k-1) (4) 

    式中，e(k)表示速度偏差，de/dt 表示速度偏差变量率，speed_act 表示电机实际转速，
speed_exp 表示电机期望转速。模糊比例控制器的工作原理如下：先将两个输入量模糊化 ，
然后根据输入输出量的隶属度函数及模糊控制规则确定模糊输出量并将其反模糊化，从
而得到精确的输出控制参数 KP，最后再通过比例控制器作用于被控对象。