一 电机驱动中采用微控制器的优点
节电已成为环境保护浪潮中的重要一环。在家电和工业控制中所使用的电动机驱动系统是耗电大户，其中大多数电机通常工作在非控方式，因而效率很低。随着半导体工业，特别是大功率电子器件及微控制器的发展，使变速驱动变得更加现实且成本更低。目前，变速驱动不仅在特殊专用及大功率/高效率的工业控制如机床。升降机中使用，而且越来越多地应用到家用电器中，如洗衣机、压缩机、小电泵、空调器等。这些由微控制器的高精密算法控制的驱动方式为各种应用带来了许多的优点：系统效率提高-变速控制可降低电机的无用功率。
性能改善-数字控制方式可实现多种功能，如智能数字闭环控制，变频频率波形速形，故障容忍，及同其它系统进行通讯等。
机电能量转换简化-变速驱动可避免使用转换器，变速箱等。
软件升级简单-由于具有闪速存储器的微控制器系统，可根据需要迅速地改变算法和控制变量。
随着变速驱动的引入，系统的复杂程度也将相应增加。但在各种具体应用中，一个基本的要求就是总成本必须控制在一个合理的范围内。在大多数系统中，特别是家用电器，总成本必须同非控系统价格相当。
本文主要介绍采用摩托罗拉单片机实现低成本三相交流电机，三相直流无刷电机和通用电机的控制设计实例。
二 无传感器的相位角通用电机驱动
基于MC68HC05JJ6/MC68HC705JJ7单片机和MAC4DC可控硅的低成本相位角电机控制驱动系统示于图1。低成本单相功率控制板专门适用于转速从3000rpm到10000rpm的通用无刷电机。目前此类电机广泛用作家用电器中的马达，例如：真空吸尘器、洗碗机、手持电动工具及食品加工机。其工作模式为闭环调速。相对于常用的在电机轴上加装转速计的方案，所述电路则为一个无转速计的方案，转速的测量是由单片机没量电机电流来间接完成的。
无传感器相位角驱动
电路的设计充分利用了单片机的资源从而使其原理图相当简单。这种低成本的单片机功能很强，足以完成驱动闭环无传感器相位角控制系统的所有工作。所有的功能仅由两种集成电路及很少的外围器件即可完成。因而使之成为电路板设计紧凑，且具有很好经济性的方案。
这种设计的目的之一就是要在不使用转速计的情况下实现通用电机的低成本环速度控制。
应特别注意的是电流检测和计算。因为此信号对无传感器算法十分重要。因此应选用具有非接地输入和高噪声抑制的差分运放。
无传感器算法
通用电机由可控硅制驱动时必须分成两相：a)当可控硅关断时，i=0
b)当可控硅开启时，v=e+z.i
式中
e=反电动势（bemf)k.i.Ω
z=电机阻抗r+j.L.ω
ω=主频
Ω=电机速度
k=电机常数
r=线圈电阻
v=（kΩ+r).i+j.L.ω.i
Saber模拟模型可用来计算所有必要的算式及运行虚拟的无传感器相位角通用电机系统。这里从它的数据库中引用了一个标准的通用电机模型（dc_srs.sim)，并根据一个200瓦的通用电机参数进行了标定。
从模拟结果可证明，在交流过零点时检测的电流ito，除最大启动延迟为8ms情况下，仅跟转速有关。如果转速高于3000rpm，且启动延迟小于8.5ms，交流过零时的电流，对应给定的速度下，在较宽范围的负载变化时均为一常数。如果转速低于3000rpm，或启动延迟时间大于8.5ms，则需要修正。
控制特性
根据模拟结果，可对速度和电流的关系进行测量。在程序中可利用此特点，对应一种速度确定一个电流值。在无传感器相位角算法中，最重要的一点是电机的特性要好。电流必须在一固定启动延迟和一个合理的速度范围内，在过零点时进行测量。
单片机的使用
可用容量 存储器 已用容量
224字节 SRAM 43字节
6.1K字节 EPROM 1.5K字节
测试是利用一个200瓦的通用电机通过一个变速箱进行的。其结果是在启动后，当负载在10%幅度内变化时，其速率可保持恒定不变。
同时也做了负载变化90%情况的试验。在此情况下，速度降低1秒后，控制器便能使其恢复，并保持恒定。
三 基于MC68HC908MR24的低成本三相交流电机控制系统
这是一个建立于摩托罗拉的专门应用于电机控制的MC68HC908MR24单机基础上的低成本三相交流电机驱动设计实例。可适用于风扇、压缩机、泵、空调或其它类型的应用中。在此类应用时，系统的总成本是基本的要求而并不强求电机具有优异的动态特性。
系统概念
本系统设计用于在速度闭环回路下驱动三相交流电机。根据所期望的应用环境，压/频（V/F）控制算法是最佳选择。这是因为其它的控制方法不适合于低成本交流驱动。速度传感器的应用使得系统具有更好的速度驱动精度。
为一个标准的驱动系统。此系统包括如下几个部分：单片机控制板；三相转换器；反馈传感器，包括电机速度、直流总线电压、总线电流和过流状态测量；光电隔离器，用于功率驱动模块与单片机之间；电源。
硬件设计
单片机控制板
摩托罗拉单片机MC68 HC908MR24通过读取速度指令和反馈信号控制整个驱动系统，并根据预先设定好的算法，产生功率器件的PWM信号，以及用户界面的各种状态信号等。这种专用单片机仅需很少数量的外围器件即可。
三相转换器
三相转换器组成了系统的功率推动部分，其功能是用于将单片机产生的5VPMW信号转换为能驱动电机的高电压控制脉冲。在本设计方案中，选用了带有续流二极管的IGBT（隔离门双极晶体管），它具有良好的电流和高频特性，可使设计者利用高于人耳音频范围之上的16-20KHz的PWM脉冲来有效地驱动电机。
反馈传感器
为使系统正常工作，必须具备能正确反应出直流总线电压，直流总线电流和电机速度的反馈信号。
直流总线电压用于提供过压保护信号，可用电阻分压实现简单的电压传感器。直流总线电流用于提供过流保护信号，而且在控制算法中也需用到直流总线电流值。电流的测量方法可在直流总线的电线回路上串入电流感应电阻。对于过流保护，可用一个比较器来产生一个出错信号，可用一个比较器来产生一个出错信号，并将其连到单片机PWM单元的出错输入脚。
对于闭环控制系统来说，速度传感器是必须的。交流测速仪可感测电机的实际速度。交流测速仪提供的是一种交流正弦波，其频率与电机速率成正比，且正弦信号可用一方波电路进行滤波，将其转换成具有逻辑电平的方波，然后将方波信号输入到单片机的定时器输入捕捉单元中。
光电隔离为系统中控制部分和功率部分提供了电流隔离。六个光耦合器用以隔离电机控制PWM信号。而且，为保证可靠性，安全性和避免电线噪声，所有的反馈信号（包括电压，电流）都必须采用光电耦合器或光电隔离放大器进行隔离。
软件设计
电机控制任务按以下方式完成：根据所要求的速度要求计算出加速和减速斜率，电机实际速度同时由转速传感器测得。速度控制器根据速度误差信号（实际速度与要求的速度之差）产生电机频率，使电机速度接近要求。这样，在稳定状态时，电机实际速度就等于要求的速度，压频算式按照频率产生相应的电压值，然后由PWM模块产生六个输出信号并传送给功率驱动部分。
在电机减速阶段需要检测直流总线电压以防止过压，在必要时要进行保护功能。
整个驱动要对电机控制错误进行保护。系统内要测量以下错误信号：直流总线过压；直流总线欠压；电机过流。
如果以上任何一种错误出现，就必须关断PWM输出信号以保护系统内的功率驱动器件。
单片机的使用
存储器 MC68HC908MR24 容量 已用容量
FLASH 24字节 3.7K字节
RAM 768字节 82字节
所示为三相交流电机在闭环控制下所需的存储器容量。单片机的其余大部分容量仍可用于其它的任务。
四 采用MC68HC908MR24的低成本高效无传感器或直流无刷电机驱动
因为三相直流无刷（BLDC）电机具有高效性能和易于控制的特性，是低成本高效率速度驱动系统很好的选择。这种电机实际中的缺点是电机相位交流依赖于转子位置。如果采用传感器来感知转子位置，则必须将传感信号传送给控制单元。这样，就要在电机上附加引线，而这在某些应用中是不允许的。因此，至少有二种理由要求取消位置传感器：
1.在传感器和控制单元之间加装附加连线的不可行性。
2.位置传感器和连线的成本。
，电机控制应用方案