【正文】 ................................................... 16 逆變電路的選擇 ............................................................................ 18 基于 MC33035 的無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) ................................. 19 MC33035 無刷直流電動(dòng)機(jī)控制芯片 .................................... 19 基于 MC33035 的無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................ 20 5 無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 ................................................. 23 電源、逆變橋和無刷直流電機(jī)模型 ............................................. 24 換相邏輯控制模塊 ........................................................................ 25 PWM 調(diào)制技術(shù) ................................................................................. 30 等脈寬 PWM法 ...................................................................... 32 SPWM(Sinusoidal PWM)法 ................................................... 32 控制器和控制電平轉(zhuǎn)換及 PWM 發(fā)生環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) ............................. 32 系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析 ................................. 34 起動(dòng)，階躍負(fù)載 仿真 ........................................................... 34 可逆調(diào)速仿真 ...................................................................... 36 6 總結(jié)和體會(huì) .............................................................................................. 38 無刷直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 前言 直流無刷電機(jī)，無機(jī)械刷和換向器的直流電機(jī)，也被稱為無換向器直流電動(dòng)機(jī)。但是，這只是高功率處于發(fā)展的初級(jí)階段的電子設(shè)備，沒有找到理想的電子換向元件。 無刷直流電機(jī)的優(yōu)越性 直流電動(dòng)機(jī)具有快速響應(yīng)，大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從零速到額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩可提供的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也是它的缺點(diǎn)，因?yàn)?DC 額定負(fù)載機(jī)密生產(chǎn)性能不斷轉(zhuǎn)移的時(shí)刻，電樞與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須保持恒定 90 度，這將用刷子和換向器。在某些情況下，這些缺點(diǎn)已成為障礙的無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展。在許多應(yīng)用中，它有望取代刷直流伺服電機(jī)。3。電磁場(chǎng)的無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)啟動(dòng)三階段方法比較成熟，對(duì)從起動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行方式可分為三個(gè)階段：定子位置，加速度和切換。 MCU 和 DSP 有豐富的外設(shè)接口 ，微控制器通常用于簡(jiǎn)單電機(jī)控制系統(tǒng)中，而 DSP為一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，往往在智能電機(jī)控制系統(tǒng)。 無 刷直流電機(jī)線是用來控制電子開關(guān)電機(jī)各相序定子繞組和時(shí)間的力量，主要是由邏輯開關(guān)單元，位置傳感器信號(hào)處理單元兩部分權(quán)力。此時(shí)光電子器件是因?yàn)?VP1的光線，使 V1 的是功率晶體管導(dǎo)通狀態(tài)，電流流入繞組機(jī)管局，轉(zhuǎn)子磁極繞組與從轉(zhuǎn)子的磁圖三箭頭 極方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩電流的作用，旋轉(zhuǎn)。顯然，轉(zhuǎn)子繞組電流和磁場(chǎng)相互作用，轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 。直流有刷與無刷直流比繞組在電機(jī)定子一側(cè)傳統(tǒng)電機(jī)，更利于散熱。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子與 N極和圍繞著的轉(zhuǎn)子（內(nèi)轉(zhuǎn)子式）的組成根據(jù) S 極交替 28永久磁鐵對(duì)，如果外轉(zhuǎn)子式永磁無刷直流電機(jī)是連接到轉(zhuǎn)子墻壁上。這種對(duì)轉(zhuǎn)子制造工藝結(jié)構(gòu)是相對(duì)較小的尺寸和電機(jī)功率簡(jiǎn)單。下圖顯示的兩極，四極，八極和（ p值 =1,2,4）在無刷 直流電機(jī)轉(zhuǎn)子體結(jié)構(gòu)圖。因此，合理選擇根據(jù)電機(jī)的極對(duì)的需要。 光電位置傳感器是利用光電效應(yīng)在與陰影部分和固定源和其他組件的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，有絕對(duì)編碼器和增量編碼器之分。可根據(jù)對(duì)四端霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體元件的原則。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，將霍爾元件和放大器電路往往集成在一個(gè)單芯片，形成了霍爾集成電路。無位置傳感器無刷直流可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等，電機(jī)控制，同時(shí)模式中的地位在一定程度上克服了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)傳感器的安裝所造成的誤差。確定轉(zhuǎn)子無 刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的初始位置是穩(wěn)定的基礎(chǔ)，開始對(duì)系統(tǒng)的直接影響最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最小啟動(dòng)時(shí)間。此外，霍爾元件的移除，如汽車，都可以在比較大的灰塵和油安裝更惡劣的工作，而不需要確保大廳條件下正常工作時(shí)間來清除在同一時(shí)間，這免維護(hù)電機(jī)也可安裝在一個(gè)很難到達(dá)的地方。 速度控制器 電流控制器 PWM 發(fā)生器 三相逆變器 速度計(jì)算 位置控制信 號(hào) ADC 模塊 反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè) BLD CM 電流采樣 速度反饋 參考電流 參考速度 圖 直流電源設(shè)計(jì)原理圖 圖 三相橋式不控整流電路原理圖 基于 PWM 變換器的濾波電容，其作用除了濾波，也有電機(jī)剎車時(shí)的運(yùn)行系統(tǒng)中的作用動(dòng)能吸收。 直流電壓為的是有一些人存在的一般性缺點(diǎn)消除電機(jī)電子開發(fā)的，而不是機(jī)械的無刷直流電機(jī)換相換向，基本上是由電動(dòng)馬達(dá)的身體，電源開關(guān)的主電路和轉(zhuǎn)子磁極位置傳感器由三部分組成的閉環(huán)系統(tǒng)。在減刑的過程中，空氣中的差距形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)階段的定子繞組是在一個(gè)電源 周期，每 120176。 T1 和 T2 的功率晶體管 T1 的輪流纏繞管道，然后從由 T2 的背面的電源繞組 C相上進(jìn)行的，從 A 相電流流動(dòng)。令他們上 T1T2T3， T2T3T4， T3T4T5， T4T5T6， T6T1T2， TIT2T3。 無刷直流電機(jī)的基本方程 三相無刷直流雙極電機(jī)用一個(gè)例子來說明建立了數(shù)學(xué)模型的過程。 PWM 脈沖寬度調(diào)制轉(zhuǎn)換器是用來作為直流斬波器。后來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，它開發(fā)出了各種無刷電機(jī)控制芯片，如 MC33035， TB6537P 等。 /240176。選擇 MC33035 可以很容易地與一個(gè) 60 度， 120度， 240 度或 300 度的傳感器相位電機(jī)控制。在為 MOSFET，電源開關(guān)設(shè)備，在任何給定轉(zhuǎn)子位置一個(gè)數(shù)字，而只有一只胳膊和腿下橋開關(guān)打開，兩個(gè)轉(zhuǎn)屬于不同的圖騰柱管。在 MC33039 MC33035 輸出引腳爆波 5積 分誤差放大器產(chǎn)生一個(gè)分支的水平，水平與電機(jī)的速度和成正比。 圖 的直流無刷電機(jī)的仿真框圖。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 與傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)，無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器更為復(fù)雜。永磁轉(zhuǎn)子和定子磁場(chǎng)之間的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的鋼鐵生產(chǎn)在理論上，扭矩，當(dāng)兩個(gè)磁場(chǎng)的夾角為 90 度，會(huì)產(chǎn)生最大扭矩，當(dāng)兩相吻合，當(dāng)磁場(chǎng)力矩為 0，為了阻止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，那么我們需要以改變定子磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子定子磁場(chǎng)的磁場(chǎng)在追逐相同。時(shí)，驅(qū)動(dòng)波形，霍爾元件也是前面提到的 60176。開關(guān)模塊，如下圖所示設(shè)置： 圖 Switch 模塊的設(shè)置 自上而下，我們可以定義開關(guān)模塊稱為三個(gè)輸入 U1 的， U2 樂隊(duì)， U3 的，功能的實(shí)施是為滿足給定條件下，如果 U2是 U1的輸出或輸出的選項(xiàng)選擇 U3的輸出。主回路直流無刷電機(jī)，電力電子器件的工作方式，以減少開關(guān)損耗，從而提高能源轉(zhuǎn)化效率。 脈沖寬度調(diào)制（脈寬調(diào)制）簡(jiǎn)稱為 PWM，它通過電源開關(guān)的 作用將成為一個(gè)具有一定寬度可調(diào)方波脈沖電壓，脈沖電壓頻率恒定的直流電壓通過調(diào)整內(nèi)輸出電壓的平均寬度功率轉(zhuǎn)換技術(shù)。 圖 沖量等效原理 把每半個(gè)周期內(nèi)，輸出電壓的波形分割成若干個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖的寬度為 t1， 每?jī)蓚€(gè)脈沖間的間隔寬度為 t2，則脈沖的占空比γ為 112ttt?? ? (51) 在這一點(diǎn)上，平均電壓和占空比成正比調(diào)整頻率，使直流電壓的大小不會(huì)改變，而且改變了輸出 電壓脈沖的占空比，也能實(shí)現(xiàn)變頻變壓器效應(yīng)，因此，通過調(diào)整占空比可達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出電壓的目的可連續(xù)無級(jí)調(diào)整。而且因?yàn)樵O(shè)定的電壓，頻率于一體，因此調(diào)整速度，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)良好。高功率晶體管（ GTR）的，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（功率 MOSFET），關(guān)斷晶閘管（ GTO）的，如馬鞍山控制晶閘管（ MCT）的，絕緣柵電壓控制晶體管（ IGBT）和其他設(shè)備從 投 票過，全程控交換設(shè)備的使用很容易實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制和半控晶閘管型轉(zhuǎn)換器的開關(guān)設(shè)備相比，體積可減少百分之三十以上，設(shè)備，高效率，高功率因數(shù)?？赡嬷绷鳠o刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制將因此得以實(shí)現(xiàn)。 下面的表 53到表 55是這三個(gè)邏輯電路的真值表： 表 53 圖 電路真值表 Ha Hb Hc EMF A EMF B EMF C 0 0 1 0 1 +1 0 1 0 1 +1 0 0 1 1 1 0 +1 1 0 0 +1 0 1 1 0 1 +1 1 0 1 1 0 0 +1 1 表 54 圖 電路真值表 EMF A EMF B EMF C Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 0 1 +1 0 0 0 1 1 0 1 +1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 +1 0 1 0 0 1 0 +1 0 1 1 0 0 0 1 +1 +1 0 1 0 0 1 0 0 0 +1 1 0 0 1 0 0 1 表 55 圖 電路真值表 EMF A EMF B EMF C Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 0 1 +1 0 0 1 0 0 1 1 +1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 +1 1 0 0 0 0 1 +1 0 1 0 1 0 0 1 0 +1 +1 0 0 1 1 0 0 0 0 +1 1 0 0 0 1 1 0 解碼后，從頂部向底部的輸出信號(hào)功率 MOSFET Q1 的六橋，六題的控制信號(hào)，復(fù)用與集成交換機(jī)模塊回到這樣的信號(hào)模塊。如果轉(zhuǎn)子磁極的極數(shù)不為1，每個(gè)周期不完整的電源使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期所需的電線桿和對(duì)一些相關(guān)的轉(zhuǎn)子數(shù)目與轉(zhuǎn)子極數(shù)需要多少個(gè)電源周期。在霍爾元件的位置，有60 度， 120 度， 240 度， 300 度幾種。 其具體含義為： Stator phase resistance Rs:定子相電阻 ? Stator phase inductance Ls:定子相電感 Flux linkage established by mags：磁鏈常數(shù) Voltage constant：電壓常數(shù) Torque Constant：轉(zhuǎn)矩常數(shù) Back EMF flat area:反電動(dòng)勢(shì)平頂寬度 120 度電角度 Inertia， fiction factor and pole pairs:轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ^2，摩擦系數(shù)，極對(duì)數(shù) 4 在此參數(shù)條件下，可知當(dāng)直流電壓為 450V，電機(jī)采用三相兩兩通電驅(qū)動(dòng)方式，空載轉(zhuǎn)速為 3000rpm 左右。 圖 無刷直流電機(jī)仿真 電源、逆變橋和無刷直流電機(jī)模型 功率從在 Simulink\ SimPower 系統(tǒng)的直流電源模 塊直接，電壓為 450V。