【正文】 .................................................................. 23 誤差放大器設(shè)計(jì) .................................................................................... 24 振蕩器設(shè)計(jì) ............................................................................................ 24 控制器的開環(huán)電路設(shè)計(jì) ................................................................................... 25 控制器的閉環(huán)電路設(shè)計(jì) ................................................................................... 26 小結(jié) .................................................................................................................. 27 4 本文總結(jié) ..................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 29 II 附錄 1：系統(tǒng)電路圖 ...................................................................................................... 30 附錄 2：簡 易速度閉環(huán)電路 .......................................................................................... 31 附錄 3.............................................................................................................................. 32 致謝 ................................................................................................................................. 39 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 1 1 概述 課題背景與研究意義 直流電機(jī)具有線性機(jī)械特性優(yōu)秀、起動轉(zhuǎn)矩較大、調(diào)速范圍寬、控制電路結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 直流無刷電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Brushless dc motor control system design 摘 要 當(dāng)今社會，電動機(jī)的發(fā)展十分迅速，無刷直流電機(jī)是一種新型電機(jī) 。 關(guān)鍵詞： 直流無刷電動機(jī)；開閉環(huán)電路；雙閉環(huán)調(diào)速； MOSFET 驅(qū)動 ABSTRACT Nowadays society， motor has spread all areas of national economy and People39。我國稀土資源十分豐富，采用永磁材料激磁以及高性能稀土永磁材料，可很大程度上提高電機(jī)效率，縮小電動機(jī)體積。在電子換向方面，主要分為：一是對電流的控制，二是對轉(zhuǎn)子位置的檢測；關(guān)于控制電流一般采用穩(wěn)頻兩態(tài)和電流分時(shí)反饋，而對于轉(zhuǎn)子位置的感應(yīng)，一般方法是采用位置傳感器，為了減輕電路系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，國外的部分 專家提出了無位置傳感器法。 本文的主要研究內(nèi)容 本文的的主要研究內(nèi)容是：了解直流無刷電 動機(jī)的基本組成，工作原理和控制方式；同時(shí)分析安森美 MC33035 專用控制器的特點(diǎn)和原理，分析其用于無刷電動機(jī)控制的主要優(yōu)勢，再最后，重點(diǎn)學(xué)習(xí) MC33035 和 MC33039 相結(jié)合的方法，加上外圍的正反轉(zhuǎn)電路、堵轉(zhuǎn)保護(hù)電路等，設(shè)計(jì)出直流無刷電動機(jī)的控制電路系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)子在空間每轉(zhuǎn)過 60 電角度，定 子繞組就進(jìn)行一次換流，定子合成磁場的磁狀態(tài)就發(fā)生一次躍變。 本設(shè)計(jì)選用的是三相無刷永磁直流電動機(jī)，其額定電壓 UH=36V,電樞額定電流IaH=,電樞峰值電流 IaP? 15A,額定轉(zhuǎn)速 nH=350r/min,額定功率 PH=250W。 圖 26 工作特性 在輸出額定轉(zhuǎn)矩時(shí) ,電機(jī)效率高、損耗低是無刷直流電動機(jī)的重要特點(diǎn)之一。 目前，無刷直流電機(jī)的研究主要集中在以下方面： （ 1）無機(jī)械式轉(zhuǎn)子位置傳感器控制。 存在轉(zhuǎn)矩脈動是無刷直流電動機(jī)的固有缺點(diǎn)，特別是隨著轉(zhuǎn)速升高，換相導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動加劇，并使平均轉(zhuǎn)矩顯著下降。根據(jù)外部檢測到的電機(jī)的位置信號以及電機(jī)所處的運(yùn)行狀態(tài)來改變控制器輸出的控制信號從而調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。功率逆變電路采用三相全橋逆變電路 在直流無刷電動機(jī)的控制系統(tǒng)里，開關(guān)器件一般都選用全控型器件如 GTR、GTO、功率 MOSFET、 IGBT 等。 Q1 Q2 Q3Q4 Q5 Q6D2 D6 D 10D4D1 D3D8D5 D7 D9 D 11D 1224VABCA T 1 B T 1 C T 1A B 1 B B 1 C B 1 圖 32 主功率電路 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 MOSFET 的驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 盡管功率 MOSFET 較其他 功率開關(guān)器件容易驅(qū)動，但為了避免器件受損，同時(shí)也為了得到最佳控制性能，設(shè)計(jì)驅(qū)動電路時(shí)應(yīng)具備以下要求 : 1. 柵極電壓的限制 如果柵極電壓超過 20V,即使電流被限制到很小值，柵源間的氧化層也很容易被擊穿。 2. 柵極電路的阻抗 對一于一個(gè)己導(dǎo)通的器件，不管在線性區(qū)還是飽和區(qū)，必定是要有一定的電荷被送到柵極上，使其達(dá)到預(yù)期的電壓。在功率MOSFET 的應(yīng)用中，功率 MOSFET 經(jīng)常連接成橋臂的形式。 MOSFET 并聯(lián)應(yīng)用時(shí)，電路除了滿足通常的驅(qū)動要求外，還應(yīng)特別注意 :具有足夠的 峰值驅(qū)動功率，較高的開通關(guān)斷速度。采用變壓器隔離的驅(qū)動電路一般為無源驅(qū)動電路，它具有信號傳輸時(shí)延小，適合于高頻開關(guān)的特點(diǎn)?？斓拈_關(guān)速度可以降低開關(guān)損耗，但關(guān)斷加速電路由于 MOSFET 高的關(guān)斷 di/dt 和 dv/dt 會使波形產(chǎn)生振鈴。同時(shí)要求柵極驅(qū)動電路功率不會顯著地影響總效率。開關(guān)頻率較低時(shí)，脈沖變壓器尺寸顯著增大 。但是開關(guān)速度較慢，不適合高頻應(yīng)用場合?？刂菩盘栃枰M(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。位置反饋采用霍爾傳感器。電機(jī)剛起動時(shí) , 系統(tǒng)基本上為恒流控制 , 即內(nèi)環(huán)起作用 , 當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后 , 系統(tǒng)基本表現(xiàn)為一個(gè)恒轉(zhuǎn)速系統(tǒng)?；?120186。 大電流驅(qū)動器，可控制 3相 MOSFET 橋 傳感器相位 13 誤差放大器輸出 /PWM 輸入 在閉環(huán)應(yīng)用情況下，此管腳用做補(bǔ)償。當(dāng) VC 在 10V 到30V 的范圍內(nèi)，控制器均可正常工作。 圖 310 典型電路框圖 內(nèi)置轉(zhuǎn)子位置譯碼器監(jiān)控三個(gè)傳感器輸入 (管腳 4， 5， 6)以提供頂端、底部驅(qū)動輸入的正確時(shí)序。 240176。接地時(shí)，頂端驅(qū)動 輸出關(guān)閉并且底部驅(qū)動強(qiáng)制為低，使電動機(jī)停轉(zhuǎn)，錯誤指示產(chǎn)生輸出。在半波電動機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中，不需要頂端驅(qū)動輸出，通常情況為令其不連接。 5R 為分流電阻 。腳 3 接收位置傳感器 3 個(gè)信號 , 經(jīng)有滯后的緩沖電路 , 抑制輸入噪聲。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 24 R E M A C T5S E N 23I N D O U T6V C C1D R V O U T8I S R C4S E N 12V E E7U2M C 330391MR 13J I Z H U N輸出腳123 圖 312 速度信號反饋電路 誤差放大器設(shè)計(jì) MC33035 中的誤差放大器外圍電路參數(shù)如圖 313 所示。 圖 313 誤差放大電路 振蕩器設(shè)計(jì) 由于 PWM 頻率 約為 24 kHz, MC33035 的振蕩器元件參數(shù)為 : 10R 選 kΩ , 2C 選 F，圖 314 是它的連接方式。 D1D12 主要是用來阻斷內(nèi)部續(xù)流二極管而采用我們外部連接的續(xù)流二極管。然后針對技術(shù)難點(diǎn)講解了高端 MOSFET 的驅(qū)動方式和方法，以及控制器的外圍電路 （過流檢測、速度閉環(huán)、誤差放大器、振蕩器等）設(shè)計(jì)。 控制器的閉環(huán)電路設(shè)計(jì) 通過理論分析和實(shí)驗(yàn)，確定了以 /FV變換來實(shí)現(xiàn)速度反饋的方法，系統(tǒng)利用安森美半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 MC33039，結(jié)合積分電路，實(shí)現(xiàn)速度 閉環(huán)。 SA4SB5SC6F W D / R E V3E R A +11E R A 12I S E N9B R A K E23OE7GND15O S C10AB21BB20CB19AT2BT1CT24VC18VDD17F A U L T14R E F8E R / P W M13D R V G N D16NC22U1M C 33 03 5R1 R2R4R 1812D S 1V C C 2 4vR 10R 11R 12R 13R 14R 15R調(diào)速控制啟?？刂普崔D(zhuǎn)控制堵轉(zhuǎn)保護(hù)復(fù)位D3R 20霍爾信號輸入上橋臂輸出信號下橋臂輸出信號C 11C2 圖 315 開環(huán)控制電路 Q1 Q2 Q3Q4 Q5 Q6D2 D6 D 10D4D1 D3D8D5 D7 D9 D 11D 1224VABCA T 1 B T 1 C T 1A B 1 B B 1 C B 1LO1C O M2V C C3NC4VS5VB6HO7NC8V+9H I N10SD11L I N12V13NC14U1I R 2110D 1 1C 3 1+ 12C 1 1C 2 1+ 12R 1 1R 2 1ABATA T 1A B 1LO1C O M2V C C3NC4VS5VB6HO7NC8V+9H I N10SD11L I N12V13NC14U2I R 2110D 1 2C 3 2C 1 2C 2