【正文】 A/D轉(zhuǎn)換設置成通過事件管理器 EVA的 T1計數(shù)器周期匹配中斷來起動，這種方式使得 A/D轉(zhuǎn)換始終在功率開關器件導通周期采樣電流，從而提高了電流采樣的精度。主程序流程圖如圖 38所示。光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械集合位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。電角度換相 ,為了避開功率管開關瞬間形成的強干擾 ,在采樣時需要通過延時 ,軟件濾 波等方式去除干擾 ,并由軟件進行誤差補償 ,使換相時間更加準確。這些影響包括 : 使得位還需要在軟件中實行軟件補償 , 如圖 36所示。 1%精度。扇區(qū)內(nèi) ,Y相端子與直流母線負端常通 , 因此Y_DIV的電平為地。圖中 X相的端電壓經(jīng)過 R1 R1 R20和 RR10分壓后產(chǎn)生 X相反電勢的分壓信號 X_DIV。圖中 L 為相電感 , R 為相電阻 , xE (x 為 a , b , c )為反電勢 , nV 為三相繞組星型連接中點對地電壓 , xV ( x 為 a , b , c )為端電壓。對于永磁直流電機而言 ,其感應電勢近似等于反電勢 ,而反電勢的過零點就發(fā)生在該相繞組懸空期間。 DSP 控制器 轉(zhuǎn)子位置檢測電路 無刷直流電動機 PWM 信號 驅(qū)動器 驅(qū)動保護電路 直流電機 驅(qū)動電路 碼盤測速電路 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 無刷直流電機控制器 21 D7D8D9R1R2 R3R5R4+ 1 5 V I r2 1 3 0V c cH IN 1H IN 2L I N 1L I N 2L I N 3F A U L TI T R IPC A OC A _V s sV S OL O 312345H IN 3678G N D91011121314P W M 1P W M 2P W M 3P W M 4P W M 5P W M 6V R 1H O 1V S 1NCV B 2H O 2V S 2NCV B 3H O 3V S 3NCL O 1L O 2D1 D3 D5D2 D4 D6Q1Q4Q3Q6Q5Q2C1C2C32827262524232221201819171615+ 1 5 VA 相B 相C 相 圖 33 無刷直流電動機驅(qū)動電路 位置檢測 由于變頻壓縮機的結(jié)構(gòu)特殊性 ,使得其 內(nèi)部無法安裝位置傳感器 ,因此如何正確檢測電機的轉(zhuǎn)子位置是目前面臨的一個難題。主要由以下幾部分構(gòu)成： DSP控制電路、功率驅(qū)動電路、信號反饋電路和保護電路。 以下為無位置傳感器無刷直流電動機的控制器設計的幾個要點： 控制方案 無刷直流電動機控制系統(tǒng)如圖 31所示。大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 無刷直流電機控制器 18 第三章 無刷直流電動機控制器 由 永磁無刷直流電動機用電子換向替代了電刷和換向器 ,可以實現(xiàn)高性能、高可靠性、長壽命、免維護等目的。 360176。 360176。但是需要注意的是，電動機反轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子位置控制器的三個位置信號的相序也發(fā)生了變化，這一點要特別注意，否則電動機將不會反轉(zhuǎn)。 ω t (a) 轉(zhuǎn)子位置檢測器輸出波形 （ b）逆變器功率開關的導通信號 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 16 圖 211 正轉(zhuǎn)電動時系統(tǒng)有關的波形 由無刷直流電動機的調(diào)速原理知道，只要改變同一磁極下電樞電 流的方向，就可以改變電動機的轉(zhuǎn)矩方向。 300176。 ω t V3 0 120176。 信號的分配和系統(tǒng)四象限運行 由無刷直流電動機的調(diào)速原理知道，無刷直流電動機的方波電流與轉(zhuǎn)子位置有嚴格的對應關系，受 轉(zhuǎn)子磁極位置檢測信號的控制。逆變器的控制采用三角波與直流信號相比較的PWM 方法，即電流調(diào)節(jié)器輸出的電壓信號 ru 與截頻三角波 cu 信號相比較，產(chǎn)生等幅、等寬、等距的 PWM信號，控制逆變器中的各功率開關。圖 29 給出了無刷直流機調(diào)速系統(tǒng)原理圖。變頻調(diào)速控制原理：電源電壓通過電源逆變器逆變，逆變后的電壓再輸送給電動機，電動機施轉(zhuǎn)拖動負載運行。的原理和左上 180176。右下 180176。而功率管的開關是根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置來切換定子繞組的通電電流 ,始終保證轉(zhuǎn)子 N 極對面的定子繞組導體內(nèi)的電流流向為一個方向 (都為進或都為 出 ),而 S 極對面的定子繞組導體內(nèi)的電流流向為另一個方向。電角度內(nèi)轉(zhuǎn)動時 ,即從圖 27(a)到圖 27(b)的情況 ,由于氣隙磁場和電樞電流基本不變 ,故電磁轉(zhuǎn)矩大小不變。 無刷直流電動機調(diào)速運行時電流換相過程 無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)中逆變器輸出的電壓、電流波形為方波。 CBA i , i , i 為三相定子電流 。磁鋼形狀為瓦形 ,經(jīng)過特殊磁路設計 ,可以獲得梯形波的氣隙磁場。 圖 23 無刷直流電機 圖 24 單相異步鼠籠電機 無刷直流電機的基本工作原理 無刷直流電機的結(jié)構(gòu)原理如圖 25所示 ,主要由電機本體、位置傳感器和電子開關電路 3部分組成。無刷直流電動機既具備交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點 ,又具備直流電動機的運行效率高、調(diào)速性能好、特別是無勵磁損耗等特點。隨著無刷直流電動機控制技術的發(fā)展，無位置檢測方法的提出使 BLDCM運用于冰箱壓縮機成為現(xiàn)實。交流變頻異步電機的內(nèi)部磁通是由外部進入的電流形成的 ,而電流流動必定會因電阻等產(chǎn)生損耗 。普通冰箱可能要 23小時完成的速凍量 ,變頻冰箱壓縮機由于起動時可以最高以 4000rpm（有的還可更高）的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn) ,約 1小時就可以完成快速冷凍。隨著溫度降低， △ T小到一定范圍時，壓縮機以低速運轉(zhuǎn)。 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 4 變頻冰箱主要是通過變頻技術來調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速 ,它通過提取冰箱各間室溫度與設定溫度的差值 , 作為連續(xù)控制信號輸入到變頻器中 ,從而實現(xiàn)自動改變輸出交流電頻率的目的。使人所能聽到的噪音感覺降低 50％以上。本課題可以分為三個部分：第一部分論述了變頻冰箱出現(xiàn)的背景及意義，國內(nèi)外的發(fā)展狀況，以及變頻冰箱的原理等。壓縮機提高效率主要在電機、機械系統(tǒng)、氣閥等方面改進提高。 在大容量冰箱以及多功能冰箱上應用變頻技術更能體現(xiàn)其優(yōu)勢，因為它是多功能的循環(huán)環(huán)境。加之市場競爭對冰箱節(jié)能、低噪聲提出的更高要求，使得無刷直流電動機應用于冰箱壓縮機的技術成為可能。 本文重點介紹這種變頻冰箱壓縮機的工作原理及無刷直流電動機的結(jié)構(gòu) 。優(yōu)點主要有：在節(jié)能水平和自主性方面。在提高電機效率方面，傳統(tǒng)的方法主要為：第一，采用電容運轉(zhuǎn)單相電機；第二，在繞組、沖片上對電機進行優(yōu)化設計，但這些方法對電機效率提高是有限的。第二部分是論文的重點和核心，主要介紹了無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)和原理，并對其在變頻冰箱壓縮機上的應用進行了分析和設計。 變頻冰箱的特點 1． 節(jié)能：由于冰箱大部分時間是在較輕的負載下運行，采用變頻調(diào)速技術能使壓縮機輸出功率下降，提高了壓縮機的運行效率，改善了能效比，其耗電量比同容積的普通冰箱降低約百分之三十。這樣 , 在維持冰箱于設定溫度穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中 ,壓縮機基本維持著連續(xù)的低速運轉(zhuǎn) , 與傳統(tǒng)依靠通斷調(diào)節(jié)的定速機種相比 ,可明顯延長壓縮機的使用壽命 , 從而達到節(jié)能、省電的目的 ,使冰箱處于最佳效率狀態(tài)下運行。當 △ T減小到一定程度時，壓縮機停機。（ 2）運轉(zhuǎn)噪音低 , 但并不是一直都比普通 壓縮機噪聲低 ,而是有特定環(huán)境的。直流無刷電動機是由永久磁鐵生成內(nèi)部磁通 ,不需要外部能量供給 ,不會產(chǎn)生這一部分的損耗 ,因此效率比交流電機高。本論文采用端電壓檢測法（ 反電動勢過零點檢測法 ）來進行轉(zhuǎn)子位置的檢測。因此 ,在容量不是太大的變速驅(qū)動系統(tǒng)中 (功率在 40kW 以下 ) ,可以采用 無刷直流電動機和變頻器相結(jié)合 ,利用磁極位置檢測信號和電流反饋信號組成閉環(huán)控制系統(tǒng) ,即可以形成高效調(diào)速系統(tǒng) [1]。圖 24中的電機本體為三相 2極 ,三相定子繞組分別與電子開關線路中相應的功 率開關器件連接。因此 ,無刷直流電動機又稱為方波永磁電動機。 為三相定子電感 。在一個具有恒定磁通密度分布的磁極下 ,只有保證電樞繞組中流過的電流總量恒定 ,才可以產(chǎn)生恒 定的電磁轉(zhuǎn)矩 ,且轉(zhuǎn)矩只與電樞電流的大小成正比。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到 60176。如果轉(zhuǎn)子位置如圖 28所示 ,此時電流從 a點流入 ,從 c點流出 ,即 A、 C 線圈中有電流 ,流向為 a → a 、 c →c 。的原理和左上 180176。的原理一樣的 ,因此前半圈和后半 圈的 6 次位置切換過程是一樣的。電子控制電路內(nèi)擁有一種稱為“電動邏輯”的計算方法，通過反電動勢法測試及判定轉(zhuǎn)子的位置來對電動機速度進行控制。系統(tǒng)由變頻器，方波永磁同步電動機、位置、轉(zhuǎn)速檢測裝置及控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)包括典型的速度、電流 雙閉環(huán)調(diào)節(jié)， PWM 發(fā)生器及邏輯控制單元 [6]。如圖 210 所示， PWM信號 的寬度由 ru 控制， ru的幅值高， PWM 波的占空比大，逆變器輸出的電壓幅值就高，流過定子繞組的電流就大；反之則小。此系統(tǒng)采用磁敏式轉(zhuǎn)子位置監(jiān)測器，其輸出為三個互差120176。 240 176。 ω t PA 0 180176。因此，無刷直流電動機也可采用再生發(fā)電方式進行制動，機械動能消耗在直流環(huán)的耗能電阻 hR 上。 無刷直流電動機雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)運行原理和普通直流電動機邏輯無環(huán)流雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)非常相似，只要把方波永磁同步電動機、方波電流型 PWM逆變器、轉(zhuǎn)子位置檢測器及其信號處理單元看成“直流電動機”就行了。 ω t iB 60176。 ω t （ c）三相電流波形 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第二章 變頻壓縮機系統(tǒng)介紹 17 由以上的分析可以評價出無刷直流電動機及其調(diào)速系統(tǒng)的特點： （ 1）、稀土永磁方波同步電動機通入逆變器供給的、與電動勢同相的 120176。永磁無刷直流電動機是集交流電動機和直流電動機優(yōu)點于一體的機電一體化產(chǎn)品。 TMS320LF2407 DSP控制器首先通過位置檢測電路獲得轉(zhuǎn)子的位置信號，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置發(fā)出相應的控制字來改變 PWM信號的當前值，從而改變直流電動機驅(qū)動電路中功率管的導通順序，實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 動方向的控制。 r + + + 電壓 /電流保護 整流器 功率 開關模型 PWM控制 電流控制 電流檢測 反電勢檢測 速度控制電流控制 位置控制電流控制 速度檢測 位置控制電流控制 無刷 電動機 編碼器 圖 31 無刷直流電動機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 無刷直流電機控制器 20 圖 32 無刷直流電動機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 功率驅(qū)動電路 驅(qū)動電路如圖 33所示。無傳感器無刷直流電機一般采用檢測電機繞組產(chǎn)生的反電勢過零點來獲得轉(zhuǎn)子位置信息。此時通過檢測該相的端電壓可以間大連水產(chǎn)學院本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 無刷直流電機控制器 22 接地檢測到該相反電勢的過零點。從圖 A、 B相可以得到 : bn EdtdI