為了降低電動車控制模塊的成本，設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。