这篇文章针对四轴飞行器无传感器无刷直流电机的驱动控制,设计开发了三相六臂全桥驱动电及控制程序。设计采用ATMEGA16单片机作为控制核心,利用反电势过零点检测轮流导通驱动电的6个MOSFET实现换向。
无刷直流电机驱动控制采用三相六状态控制策略,功率管具有六种触发状态,每次只有两个管子导通,每60电角度换向一次,若某一时刻AB 相导通时,C 相截至,无电流输出。单片机根据检测到的电机转子,利用MOSFET的开关特性,实现电机的通电控制,例如,当Q1、Q5 打开时,AB 相导通,此时电流流向为电源正极Q1绕组A绕组BQ5电源负极。类似的,当MOSFET 打开顺序分别为Q1Q5,Q1Q6,Q2Q6,Q2Q4,Q3Q4,Q3Q5时,只要在合适的时机进行准确换向,就可实现无刷直流电机的连续运转。
无刷直流电机能够正常连续运转,就要对转子进行检测,从而实现准确换向。电机转子检梦见洗头掉头发测方式主要有光电编码盘、霍尔传感器、无感测量三种方式。由于四轴飞行器无刷直流电机要求系统结构简单、重量轻,因而采用无传感器的方式,利用第三相产生的感生电动势过零点时刻延迟30换向。虽然该方法在电机启动时比较麻烦,可控性差,但由于电简单、成本低,因而适合于在正常飞行过程中不需要频繁启动的四轴飞行器电机。
由于无刷直流电机的两相导通模式,因而可以利用不导通的第三相检测反电势的大小。如图2反电势检测电,中性点N 与单片机的AIN0 相接,Ain,Bin,Cin分别接单片机的ADC0,ADC1,ADC2.不停地比较中性点N电压与A,B,C三相三个端点电压的大小,以检测出每相感生电动势的过零点。ATMEGA16单片机模拟比较器的正向输入端为AIN0,负向输入端根据ADMUX寄存器的配置而选择 ADC0,ADC1,ADC2,从而利用了单片机自带的模拟比较器的复用功能。当A,B相通电期间,C相反电势与中性点N进行比较,类似的,就可以成功检测出各相的过零事件。
电机的反电势检测出来后,就可以找到反电势的过零点,在反电势过零后延迟30电角度进行换向操作。
驱动电采用三相六臂全桥电,MOSFET 作为开关元件,利用ATmega 16 单片机作为控制芯片,反电势过零检测以及软件启动的控制方式,并延迟30进行换向。正常启动后,单片机输出PWM 实现无刷直流电机转速调节。同时设计了电压、电流监测电,系统安全,因而,该系统能够正常驱动无传感器无刷直流电机,并且能够应用于四轴飞行器。