為了降低電動車控制模塊的成本，設(shè)計了帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機（BLDC）的單片機控制系統(tǒng)，本設(shè)計采用主、從雙單片機模式的控制方案，并采用三片功率管柵極驅(qū)動集成芯片，逆變電路采用MOSFET組合的全橋驅(qū)動方式。建立了Proteus仿真平臺和實物平臺，仿真和實驗結(jié)果表明，該雙單片機驅(qū)動的BLDC調(diào)速平臺能夠平穩(wěn)快速運行。因此，該雙單片機控制方案可以作為電動車低成本控制的可選方案之一。

　　永磁同步發(fā)電機不需要勵磁繞組和直流勵磁電源，也就取消了容易出問題的集電環(huán)和電刷裝置，成為無刷電機（Brushless Motor）。在交流電動機中，永磁同步電機的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定運行時與電源頻率保持恒定的關(guān)系，這一固有特性稱為“同步”（Synchronous），也使得永磁同步電機可以直接用于開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速永磁同步電動機加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成自同步永磁電動機。其中，反電動勢波形和電樞驅(qū)動電流波形都是矩形波的電動機，通常稱為無刷直流電動機（Brushless Direct Current Motor，BLDCM）；反電動勢波形和電樞驅(qū)動電流波形都是正弦波的電動機，稱為正弦波永磁同步電動機，簡稱永磁同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）。

　　無刷直流電機與正弦波永磁同步電機等廣泛應(yīng)用在高控制精度和高可靠性的場合，如航空、數(shù)控機床、加工中心、機器人、電動汽車、計算機外圍設(shè)備和家用電器等。目前，對無刷直流電機的調(diào)速控制主要為采用 DSP 等數(shù)字信號處理器、高性能單片機等，實現(xiàn) BLDC 的數(shù)字化控制。本文研究對象為某電動車公司委托開發(fā)高性能、低成本的控制器模塊，在目前紛擾多變的電動車控制器市場，降低成本對提高競爭力顯得越來越重要。所以，本文在現(xiàn)有 DSP 控制等高成本的控制方案外，提出了采用低成本的單片機的控制方案，根據(jù)試驗調(diào)試改進，最終采用兩片單片機作為控制核心，實現(xiàn)主、從單片機分工協(xié)作的無刷直流電機的控制模式。

　　系統(tǒng)設(shè)計

　　本系統(tǒng)的總體功能框圖如圖 1 所示，本系統(tǒng)硬件電路主要由單片機控制器、鍵盤模塊、顯示模塊、位置傳感器模塊、驅(qū)動電路模塊、電機本體模塊、保護模塊、電源模塊等部分組成。系統(tǒng)將捕獲的鍵盤信號、轉(zhuǎn)子位置信號和轉(zhuǎn)速信號送給處理器，通過內(nèi)部程序輸出系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)給顯示器，同時通過 PID 算法和脈寬調(diào)制 PWM 技術(shù)，輸出正確的換相與調(diào)速信號給驅(qū)動電路，再利用開關(guān)驅(qū)動方式使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，來控制電機電樞電壓，從而實現(xiàn)無刷直流電機系統(tǒng)的換相、閉環(huán)調(diào)速和狀態(tài)顯示等功能。