基于Mini51的BLDCM无位置传感器控制
2021年电子技术应用第10期
宋建国，袁宇瑞，桓建文
北京工业大学 信息学部，北京100124
摘要： 将新唐的Mini52(Mini51系列)单片机作为主控芯片，通过利用Mini51系列单片机自身可输出的的6路PWM信号的性能，利用采样电阻来采集端电压从而得到直流母线的电流，利用反电动势过零点法(EMF)来控制电机，实现直流无刷电机(BLDCM)无位置传感器的双闭环控制，利用串口通信来完成对无刷直流电机的伺服系统，进行了测试。测试结果表明，Mini51系列单片机可以对高速串口通信实时响应且此伺服系统具有良好的速度可控性，能够满足现代工业生产实时控制的需求。
中图分类号： TM331
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211553
中文引用格式： 宋建国，袁宇瑞，桓建文. 基于Mini51的BLDCM无位置传感器控制[J].电子技术应用，2021，47(10)：95-100.
英文引用格式： Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen. Sensorless control of BLDCM based on Mini51[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：95-100.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211553
中文引用格式： 宋建国，袁宇瑞，桓建文. 基于Mini51的BLDCM无位置传感器控制[J].电子技术应用，2021，47(10)：95-100.
英文引用格式： Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen. Sensorless control of BLDCM based on Mini51[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：95-100.
Sensorless control of BLDCM based on Mini51
Song Jianguo，Yuan Yurui，Huan Jianwen
Faculty of Information Technology，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China
Abstract： Nuvoton′s Mini52(Mini51 series) microcontroller is used as the main control chip. By using the performance of the 6-channel PWM signal that the Mini51 series microcontroller can output, the sampling resistor is used to collect the terminal voltage to obtain the current of the DC bus. The zero point method(EMF) is used to control the motor to realize the dual closed-loop control of the BLDCM without position sensor. The serial communication is used to complete the servo system of the brushless DC motor, and the test is carried out. The test results show that the Mini51 series single-chip microcomputer can respond to high-speed serial communication in real time and the servo system has good speed controllability, which can meet the needs of modern industrial production real-time control.
Key words : brushless DC motor；sensorless control；Mini51；BEMF
0 引言
在现代技术高速发展的阶段，工业上需要电机对高速信号实时响应、实时处理的需求已经越发明显，理所应当的，对于新的高性能芯片的发现与应用也变得广受关注。
新唐的Mini51系列单片机为32位的微处理器，内嵌ARM CortexTM-M0内核，可用于工业控制和需要高性能、低功耗的应用。其最快系统时钟为24 MHz，因而可以支持很广范围的工业控制和需要高性能CPU 的场合。在电机控制领域，Mini51系列单片机自身可以产生6路PWM信号，并且这6路信号可以分别调制也可以组合控制，芯片内部同时可以设定死区时间与启动延时，便于应用。
传统的BLDCM控制都是由位置传感器传输转子位置信号来进行换相，一般都要在外部添加例如光电编码器[1-2]与霍尔传感器等[3]。位置传感器会使得整个控制系统体积增加，成本增加，限定了电机的使用场合。本设计采用反电动势过零检测[4-5](BEMF)法，通过采样电阻取得电机的UVW相电压，并且通过精密电阻采集直流母线电压，使用六步换相[6-8]策略，利用调节输出PWM占空比来进行电机调速，同时监测起动电流、稳定三相电流、电源电压等控制驱动电路的通断来保护电路与电机[9]。通过对比实现无位置传感器的控制，使得该系统控制方式简单，结构稳定。
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作者信息：
宋建国，袁宇瑞，桓建文
(北京工业大学 信息学部，北京100124)
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