正弦波驱动

BLDC

原理

目前的变频风扇一般采用无刷直流电机，因其无励磁绕组、无换向器、无电刷、无滑环，结构比一般

传统的交、直流电动机简单，运行可靠，维护简单。与鼠笼型感应电动机相比，其结构的简单程度和运行

的可靠性大体相当，但由于没有励磁铁耗和铜耗，功率在

300W

以下时，其效率比同规格的交流电机高

10%

～

20%

。

无刷直流电机一般采用方波驱动，

采用霍尔传感器采样转子位置，

以此为基准信号控制绕组强制换相。

这种方案控制方法简单，

成本低，

在目前电动车方案中应用广泛。

但由于方波驱动换相时会出现电流突变，

导致转矩脉动较大，转动不平稳，噪声指标较差，难以在家电应用领域推广。而正弦驱动可以避免换相时

的电流突变，虽然最大转矩会降低，但在噪声指标上有明显的优势。

通常电机变频控制都采用

DSP

实现，还需要提供传感器精确检测转子位置，可实现高精度控制，但

DSP

方案开发成本和应用成本都很高，家电应用对价格非常敏感，传统的

DSP

电机矢量控制方案比较难

推广。由于某些家电应用对动态响应等性能要求不高，如风扇，可以用稍微降低性能但大幅度降低成本的

方案来代替

DSP

方案。本文提出了

8

位单片机的正弦波驱动方案来满足这种需求。

硬件选型

1

正弦波信号产生

本方案控制核心为一颗集成

PWM

发生器的

8

位单片机

——

中颖

SH79F168

，

其内部框图如图

1

所示。

此

MCU

采用优化的单机器周期

8051

内核，内置

16KB

闪存，兼容传统

8051

所有硬件资源，但最高指令

执行速度提高

12

倍，采用

JTAG

在线仿真方式，内置

16.6MHz

振荡器，同时扩展了如下功能：双

DPTR

指针；

16

位

×8

乘法器和

16

位

/8

除法器；

3

通道

12

位带死区控制

PWM

，

6

路输出，

输出极性可单独设定，

提供中心对齐和边沿对齐模式；集成故障检测功能，可瞬时关闭

PWM

输出；内置放大器和比较器，可用

作电流放大采样和过流保护；提供硬件抗干扰措施，例如

PC

指针溢出复位等；提供

Flash

自编程功能，

可以模拟用做

EEPROM

，方便存储参数。

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