无刷电机PWM调速系统设计

杨馥华，康婷霞

（惠州市技师学院电子工程系，广东惠州 516003）

随着电力电子、电机控制理论、永磁材料技术的更新，无刷电机得到了快速发展。无刷电机去掉了传统电机电刷的滑动接触部分和转子绕组部分，具有体积小、故障率低、低噪声、无火花、效率高的优点，其具有优良的起动、调速、制动性能，在家用电器、工业控制、机器人等对控制精度要求高的场合，得到了普遍应用。特别是一些精密的机床设备，机械手臂等工控设备，不仅对控制精度要求高，对电机转速的平稳过度提出了更高的要求，无刷电机可以实现设备的精密加工，提高产品质量的同时可以延长设备寿命[1]。

PWM（脉冲宽度调整技术）是最常用的直流调速技术，利用单片机的定时器产生的精准脉冲信号，经分频和运放后，通过控制功率场效应管的导通和关断来调整输出直流电压的脉冲宽度，使输出的电压成为一系列幅值相同的、可调的电脉冲信号，实现电压的精准控制，来满足电机的调速需求。

在调速系统中，开环系统对于稳定性要求高、响应快的场合，常常难以达到要求。文中设计的双闭环调速系统通过对电机的反电动势、电流进行采样，通过反电动势来确定电机的速度，通过检测驱动电流确定电机功率，使单片机获得当前的电机运行参数，进行PID 运算，实现参数的自动修正。双闭环系统响应速度快，在上下坡、有无负载情况下都能够对电机进行精准的速度控制[2]。

1 硬件电路设计

1.1 系统工作原理

该调速系统采用ST 系列单片机，利用定时器产生PWM 信号，采集电机的驱动电流、电机端的反电动势，进行PID 运算，构成反馈系统。……