基于直流電動機專用控制器mc33035的控制器設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-03 14:32 本頁面
【文章內容簡介】 生的轉矩也只是正弦轉矩曲線上相當于 1/3 周期的一段，且這一段曲線與繞組開始通電時的轉子相對位置有關。顯然在圖 的瞬間導通晶體管，則可產生最大的平均轉矩。因為在這種情況下，繞組通電 120 度的時間里，載流導體正好處在比較強的氣隙磁場中。所以它所產生的轉動脈動最小，平均值較大。習慣上把這一點選作晶體管開始導通的基準點，定為 0r 。在 0r =0 度的情況下，電動機三相繞組輪流通電時所產生的總轉矩如圖 。 20xx 級 專 科畢業(yè)設計論文 第 6 頁 共 14 頁 圖 2. 8 三相直流無刷電動機半控橋轉矩 如若晶體管的導通時間提前或滯后，則均將導致轉矩的脈動值增加，平均值減小。當 0r =30 度時，電動機的瞬時轉矩過零點，這就是說，當轉子轉到某幾個位置時，電動機產生的轉矩為零，電動機起動時會產生死點。當 0r 大于等于 30 度后，電動機轉矩的瞬時值將出現(xiàn)負值，則總輸出轉矩的平均值更小。因此，在三相半控的情況下，特別是在起動時， 不宜大于 30 度，而在直流無刷電動機正常運行時，總是盡力把 0r角調整到 0度，使電動機產生的平均轉矩最大。當 0r =0 度 時，可以求得輸出轉矩的平均值 ： 電動機在電動轉矩的作用下轉動后，旋轉的轉子磁場就要切割定子繞組，在各相繞組上感生出電動勢，當其轉速 n不變時，該電動勢波形也是正弦波，相位同轉矩相位一致。在本電路中，每相繞組在一個周期中只通電 ，因此僅在這 期間對外加電壓起作用。所以對外加電壓而言，感生電動勢波形如圖 。 圖 2. 9 三相直流無刷電動機半控電路的反電動勢 同理可按下式求得感生電動勢的平均值 ： 5663 sin 0 .8 2 72MaMEE d E???????? () M D ME Z LB rn? () 0r?30r?rILBZTTdTTMDMMMa??? ?6568 2 i n23?????()?() 20xx 級 專 科畢業(yè)設計論文 第 7 頁 共 14 頁 從上面的平均轉矩和平均反電動勢，便可求得直流無刷電動機穩(wěn)定運行時的電壓平衡方程式，為此首先定義反電動勢系數(shù)和轉矩系數(shù)： ITKnEKaTaC?? 對于某個具體的電動機，它們?yōu)槌?shù)。當然，其大小同主回路的接法以及功率晶體管的換相方式 有關。直流無刷電動機三相半控橋的電壓平衡方程組為： IREUU a ???? 其中 nKE ca? ， IKT Ta? 將其代入上式整理后，可得其機械特性方程為： aTCC TKK RK UUn ???? )( 式中 n —— 電動機轉速（ r/min ）； U —— 電源電壓（ V）； U? —— 功率管管壓降（ V）； CK —— 電動勢系數(shù)； aT —— 電動機產生的電動轉矩平均值（ N/m）； TK —— 轉矩系數(shù)； R —— 電動機的內阻（Ω）。 在三相半控電路中，其轉矩的波動在 TM 到 TM/2 之間，這 是直流無刷電動機不利的一面。 本章主要介紹了直流無刷電動機的基本結構和有位置傳感器的直流無刷電動機控制系統(tǒng)的工作原理，闡述了直流無刷電動機的運行特性。 3 直流無刷電動機控制系統(tǒng)的整體方案設計 直流無刷電機控制系統(tǒng)主要由電源電路、給定電路、電壓和電流檢測電路、功率管驅動及保護電路、直流無刷電機位置信號檢測環(huán)節(jié)以及控制電路和其外圍電路組成。各個電路之間的連接關系以及能量和信號的傳輸方向如圖 所示 。 ()()()() 20xx 級 專 科畢業(yè)設計論文 第 8 頁 共 14 頁 圖 3. 1 系統(tǒng)框圖 圖 描述了硬件系統(tǒng)各部分之間的關聯(lián)，圖中箭頭表示能量、控制或 檢測信號的傳送方向。當系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時，通過外部輸入設備（如開關、滑動變阻器等）向控制器發(fā)送運行指令（如正轉、反轉、加速等），并且載入運行參數(shù)。根據(jù)外部檢測到的電機的位置信號以及電機所處的運行狀態(tài)來改變控制器輸出的控制信號從而調整電機的運行狀態(tài)。電壓檢測環(huán)節(jié)主要是實現(xiàn)電機運行時的保護（如過壓、欠壓、以及能量回饋制動方式運行等）。電流檢測環(huán)節(jié)主要是實現(xiàn)轉速、電流雙閉環(huán)控制和過流保護，從外部檢測到的電流信號經過采樣后，送到控制單元，控制單元根據(jù)檢測電流的大小來決定時序信號的輸出與否，當出現(xiàn)過流故障時，時序電路 會停止輸出控制信號，電機停轉。當堵轉時，電流檢測電路會給檢測電容充電，當堵轉的時間夠長時，封鎖電機轉動開關信號，起到堵轉保護的作用。位置信號的檢測在本系統(tǒng)中主要實現(xiàn)兩個功能，一是檢測轉子位置，為控制單元提供準確的位置信號，實現(xiàn)開關管的正確換相；此外它還起到轉速測量的作用，根據(jù)轉子每換相一
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