無刷電機方波控制原理

一.方波控制理論基礎

方波控制也叫六步控制，在一個電周期中，電機只有六種轉態(tài)，或者說定子電流有六種狀態(tài)（三相橋臂有六種開關狀態(tài)）。每一種電流狀態(tài)都可看作合成一個方向的矢量力矩，六個矢量有規(guī)律地、一步接一步地轉換，矢量旋轉方向決定了電機旋轉方向（順時針或是逆時針），電機轉子會跟著同步旋轉。在方波控制里，主要是對兩個量進行控制，一個是電機轉子位置對應的開管狀態(tài)，有Hall時，通過Hall信息獲取轉子位置，無傳感器時，通過反電動勢信息獲取轉子位置，從而決定開管狀態(tài)；第二個是PWM占空比的控制，通過控制占空比的大小來控制電流大小，從而控制轉矩和轉速。

二.方波算法實現步驟

Hall 方波控制：

1.讀取母線電流采樣的AD 值，計算母線電流

2.電流環(huán)計算應該給的PWM 占空比，控制電流為給定電流大小

3. 讀取hall 狀態(tài)，根據Hall 狀態(tài)與三相橋臂開管狀態(tài)關系數組，得到相應的開管狀態(tài)，每次hall 狀態(tài)的跳變沿及為三相橋臂狀態(tài)切換的時間點（也稱為換相點）。

4. Hall 相鄰狀態(tài)間的扇區(qū)為一個電周期的六分之一，即為60°，用定時器可記錄60°扇區(qū)所用的時間，從而計算電流頻率，從而得到電機轉速。

5. 以電流環(huán)作為內環(huán)，速度環(huán)作為外環(huán)，電機進行閉環(huán)控制，如Hall 方波控制框圖。對于Hall 方波控制來說，電機啟動時，就已經知道電機轉子位置，直接用hall 狀態(tài)對的矢量力矩去拉電機，就可啟動電機，并可直接進閉環(huán)控制。

三.BEMF 方波控制：

1.讀取母線電流采樣的AD 值，計算母線電流。

2.電流環(huán)計算應該給的PWM 占空比，控制電流為給定電流大小

3. 保持一種開管狀態(tài)（即保持一個方向矢量定位），定位完成，然后按一定頻率改變開管狀態(tài)，并按規(guī)律提升改變頻率。到達切換電頻率，然后切換到反電動勢模式。

4. 用一個較高頻率定時器中斷讀取相比較器輸出狀態(tài)，若相比較器輸出電平發(fā)生翻轉，則說明該相反電動勢產生過零，此時，讀定時器D 時基計數值，保存，然后清定時器D，并配置定時器D 的比較寄存器0 的比較值，開定時器D 開始計時，直到產生PWMD0 中斷，在中斷中改變開關管狀態(tài)，也就是找到過零點延遲30°電角度再換相。

5. 以電流環(huán)作為內環(huán)，速度環(huán)作為外環(huán)，電機進行閉環(huán)控制，對于BEMF 方波控制來說，電機啟動時，是不知道電機轉子位置，所以需要用外同步方式啟動電機，讓定子電流按給定大小和頻率拖動電機轉子跑，然后電機達到切換電頻率，就可切換到反電動勢模式跑電機，并運行速度和電流閉環(huán)控制。