無(wú)刷電機(jī)的數(shù)字化控制發(fā)展方向
永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)性能的改善和提高，除了與電動(dòng)機(jī)本體及電子驅(qū)動(dòng)電路有關(guān)外，更與其控制器密切相關(guān)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、控制理論等的飛速發(fā)展，人們從提高控制器性能這條途徑來(lái)提高永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的性能，并取得了一些可喜的成果。特別是進(jìn)入90年代以后，高速微處理器和DSP器件的出現(xiàn)，保證了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)性能的快速提高。此外先進(jìn)的控制方法例如滑模控制、變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制和專家控制等被相繼引入無(wú)刷電機(jī)控制器，從而推動(dòng)著永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)朝著高智能化、柔性化、全數(shù)字化方向發(fā)展，為其進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代開辟了新紀(jì)元。
無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)行過(guò)程要進(jìn)行兩種控制，一種是轉(zhuǎn)速控制，也即控制提供給定子線圈的電流;另一種是換相控制，在轉(zhuǎn)子到達(dá)指定位置改變定子導(dǎo)通相，實(shí)現(xiàn)定子磁場(chǎng)改變，這種控制實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了物理電刷的機(jī)制。因此這種電機(jī)需要有位置反饋機(jī)制，比如霍爾元件、光電碼盤，或者利用梯形反電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)等。利用霍爾元件的系統(tǒng)在軟件實(shí)現(xiàn)上更方便。電機(jī)速度控制也是根據(jù)位置反饋信號(hào)，計(jì)算出轉(zhuǎn)子速度，再利用PI或PID等控制方法，實(shí)時(shí)調(diào)整PWM(脈寬調(diào)制)占空比等來(lái)實(shí)現(xiàn)定子電流調(diào)節(jié)。因此，控制芯片要進(jìn)行較多的計(jì)算過(guò)程。當(dāng)然也有專門的無(wú)刷直流電機(jī)控制芯片;但一般來(lái)說(shuō)，在大多數(shù)應(yīng)用中，除了電機(jī)控制，總還需要做一些其他的控制和通信等事情。所以，選用帶PWM，同時(shí)又有較強(qiáng)數(shù)學(xué)運(yùn)算功能的芯片也是一種很好的選擇。因?yàn)镈SP具有較強(qiáng)的計(jì)算能力和較好的實(shí)時(shí)性，使得算法復(fù)雜的現(xiàn)代控制理論能夠在實(shí)際中得到很好的應(yīng)用，特別是實(shí)時(shí)性要求很高的系統(tǒng)，也可以通過(guò)DSP實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的智能控制算法。TI公司的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407系列，整合了通用數(shù)字信號(hào)處理器快速運(yùn)算功能和單片機(jī)外圍豐富的特點(diǎn)，特別適合直流無(wú)刷電機(jī)的高性能控制。
