基于ATmega48的三相無刷電機控制方法

2 ATmega48單片機
ATmega48單片機是Atmel公司基于自動電壓調整器(Automatic Voltage Regulator，簡稱AVR)增強型精簡指令集計算機(RISC)結構的低功耗8位CMOS微控制器。具有先進的指令集及單時鐘周期指令執行時間，其數據吞吐率可以達到1 MIPS/MHz。AVR內核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。這些寄存器都直接與算術邏輯單元(ALU)相連接．可在一個時鐘周期內通過一條指令同時訪問兩個獨立的寄存器，因此可提高代碼效率。
ATmega48的硬件資源有：4 KB的系統內可編程Flash：256字節的EEPROM：512字節的SRAM；23個通用I／0口線；32個通用工作寄存器；2個帶獨立預分頻器和比較器的8位定時器／計數器；1個帶預分頻器、比較器和捕捉功能的16位定時器/計數器；帶獨立振蕩器的實時計數器；6個通道PwM；8路10位A／D轉換器；6路10位A／D轉換器；可編程的串行USART接口；可工作于主機／從機模式的SPI串行接口；面向字節的2線串行接口；獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器；片內模擬比較器及5種可通過軟件選擇的省電模式。ATmega48具有豐富的I／0口、A／D轉換器、定時器／計數器、PWM通道等資源，為實現三相無刷直流電機的控制、換相檢測等提供了方便。

3 三相無刷電機的控制實現方法
圖1示出采用ATmega48單片機實現三相無刷電機控制器的原理圖。圖中，PC0、PCI和PC2為輸入，用以接收來自電機U，V，W換相的霍爾傳感器檢測信號；PD5和PD6用于控制電機U相的功率驅動器件；PBl和PB2用于控制電機V相的功率驅動器件；PD3和PB3用于控制電機W相的功率驅動器件；PC3為電機給定轉速的輸入電壓。

作為一種同步電機，直流無刷電機的轉子轉速受定子旋轉磁場速度及轉子極數的影響。當轉子的極數固定時，只要改變定子的旋轉磁場頻率，即可改變轉子的轉速。直流無刷電機是一種控制定子的旋轉磁場頻率，并將電機轉子轉速回饋控制中心進行反復校正．以達到接近直流電機的特性。當負載變化時，它能在額定負載范圍內控制電機的轉子維持一定的轉速。
圖2給出用于圖1中的功率驅動電路。該驅動部分由上臂VQl，VQ3，VQ5和下臂VQ2，VQ4，VQ6的6個功率晶體管組成，用于連接電機作為控制流經電機繞組的開關?？刂撇糠痔峁㏄WM，用于決定功率晶體管開關頻率及換相的時刻。在控制直流無刷電機轉速時．通常希望在負載變化時也能使電機轉速穩定在設定值內，而不發生太大的波動。因此，在無刷電機內部設置霍爾傳感器．以感應磁場變化，該傳感器既可作為電機轉速中閉環控制的速度反饋部件，也可作為相序控制的依據。