摘要：根據(jù)無刷直流電機的工作原理，采用霍爾傳感器作為位置傳感器，TI公司的DSP芯片TMS320LF2406非常適合作為無刷直流電機(BLDC)的控制芯片，建立了無刷直流電機相位檢測手段，轉子位置檢測模塊的軟件設計流程，簡述電動汽車無刷直流電機控制系統(tǒng)的相位測試的硬件控制策略和軟件設計方案。
關鍵詞：無刷直流電機；電動汽車；霍爾傳感器；相位測試

本文選用無刷直流電動機為電動汽車的驅動電機，DSP的TMS320LF2407A控制器為核心，霍爾傳感器為位置傳感器，轉子位置傳感器是無刷直流電機的關鍵部件，其作用是檢測轉子磁極相對于定子電樞繞組軸線的位置信號，為功率開關提供正確的開關信息，使電動機電樞繞組中的電流隨著轉子位置的變化而換相，從而使無刷直流電機正常工作。本文采用霍爾傳感器為位置傳感器，提出了一種獲取無刷直流電機起轉子相對于定子的位置信號相位測試的方法，導出了傳感器信號和逆變器驅動信號的邏輯關系。

1 控制器總體方案
基于DSP實現(xiàn)的電機伺服系統(tǒng)可以僅用一片DSP就可以替代單片機和各種接口，擴展方便，可以實現(xiàn)位置、速度和電流環(huán)的全數(shù)字化控制，故控制電路采用DSP的TMS320LF2407A控制器為核心，采用該芯片設計控制器，只需要很少的外圍芯片即可完成所有的控制任務。

該控制器的硬件如圖1所示，本文重點對無刷直流電機相位進行測試，基本上包括功率驅動部分、DSP控制核心部分、A／D信號檢測部分等。

2 電機的工作原理及硬件實現(xiàn)
在BLDC中，轉子每轉動60°，霍爾傳感器就會改變它的相，因此每個霍爾傳感器的一個相代表一個具體轉子位置。由霍爾模式(圖2)知，信號由霍爾傳感器產(chǎn)生，相應的轉子位置對應著一個霍爾傳感器。

圖3是三相無刷直流電機驅動控制使用霍爾傳感器的結構原理圖，使用了3個位置間隔120°分布的霍爾傳感器，由霍爾器件所輸出的轉子位置信號送到功率變換電路后，直接送至TMS320LF2407A的捕獲單元進行處理，每個霍爾傳感器的輸出與捕獲單元的一個輸入引腳相連，把捕捉口設置為I／O口，并檢測該口的電平狀態(tài)，就可以知道哪一個霍爾傳感器的什么沿觸發(fā)的捕捉中斷。通過產(chǎn)生捕捉中斷來給出換相時刻，同時給出位置信息，實現(xiàn)脈寬調(diào)制(PWM)和換相控制。

無刷直流電機控制系統(tǒng)通常采用兩兩通電方式，每一時刻只有2個上下橋臂的功率管導通，每隔60°電角度會換向一次。每一次功率管導通120°電角度，各功率管導通順序依次為+A-B、+A-C、+B-C、+B-A、+C-A、+C-B，共六個狀態(tài)。圖3中功率變換器的六個開關元件IGBT的柵極驅動信號由DSP通過PWM1至PWM6引腳經(jīng)過三相驅動電路隔離放大供給。其中，上橋臂的A+、B+、C+分別接受DSP的PWM1、PWM3、PWM5管腳的控制；下橋臂的A-、B-、C-分別接受DSP的PWM2、PWM4、PWM6管腳的控制。另外，位置傳感器的三路位置輸出信號H0、H1、H2經(jīng)過施密特整形處理后分別給DSP的捕獲口(CAPX)。霍爾傳感器輸出3個互相交疊180°的信號，通過檢測輸出信號的上升沿和下降沿，可以得到6個相位交變的時刻，同時發(fā)出中斷信號，產(chǎn)生中斷，調(diào)用相應的中斷處理程序即可得到所需的位置信號。