無刷電機的數(shù)字化控制發(fā)展方向
永磁無刷直流電動機性能的改善和提高，除了與電動機本體及電子驅(qū)動電路有關(guān)外，更與其控制器密切相關(guān)。自20世紀80年代以來隨著微型計算機技術(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提高永磁無刷直流電動機的性能，并取得了一些可喜的成果。特別是進入90年代以后，高速微處理器和DSP器件的出現(xiàn)，保證了無刷直流電動機性能的快速提高。此外先進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刷電機控制器，從而推動著永磁無刷直流電動機朝著高智能化、柔性化、全數(shù)字化方向發(fā)展，為其進入數(shù)字化時代開辟了新紀元。
無刷直流電機運行過程要進行兩種控制，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)子到達指定位置改變定子導(dǎo)通相，實現(xiàn)定子磁場改變，這種控制實際上實現(xiàn)了物理電刷的機制。因此這種電機需要有位置反饋機制，比如霍爾元件、光電碼盤，或者利用梯形反電動勢特點進行反電動勢過零檢測等。利用霍爾元件的系統(tǒng)在軟件實現(xiàn)上更方便。電機速度控制也是根據(jù)位置反饋信號，計算出轉(zhuǎn)子速度，再利用PI或PID等控制方法，實時調(diào)整PWM(脈寬調(diào)制)占空比等來實現(xiàn)定子電流調(diào)節(jié)。因此，控制芯片要進行較多的計算過程。當然也有專門的無刷直流電機控制芯片;但一般來說，在大多數(shù)應(yīng)用中，除了電機控制，總還需要做一些其他的控制和通信等事情。所以，選用帶PWM，同時又有較強數(shù)學(xué)運算功能的芯片也是一種很好的選擇。因為DSP具有較強的計算能力和較好的實時性，使得算法復(fù)雜的現(xiàn)代控制理論能夠在實際中得到很好的應(yīng)用，特別是實時性要求很高的系統(tǒng)，也可以通過DSP實現(xiàn)復(fù)雜的智能控制算法。TI公司的定點數(shù)字信號處理器TMS320LF2407系列，整合了通用數(shù)字信號處理器快速運算功能和單片機外圍豐富的特點，特別適合直流無刷電機的高性能控制。
