基于直流電動(dòng)機(jī)專用控制器mc33035的控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-03 14:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生的轉(zhuǎn)矩也只是正弦轉(zhuǎn)矩曲線上相當(dāng)于 1/3 周期的一段，且這一段曲線與繞組開(kāi)始通電時(shí)的轉(zhuǎn)子相對(duì)位置有關(guān)。顯然在圖 的瞬間導(dǎo)通晶體管，則可產(chǎn)生最大的平均轉(zhuǎn)矩。因?yàn)樵谶@種情況下，繞組通電 120 度的時(shí)間里，載流導(dǎo)體正好處在比較強(qiáng)的氣隙磁場(chǎng)中。所以它所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)最小，平均值較大。習(xí)慣上把這一點(diǎn)選作晶體管開(kāi)始導(dǎo)通的基準(zhǔn)點(diǎn)，定為 0r 。在 0r =0 度的情況下，電動(dòng)機(jī)三相繞組輪流通電時(shí)所產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩如圖 。 20xx 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè) 共 14 頁(yè) 圖 2. 8 三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)半控橋轉(zhuǎn)矩 如若晶體管的導(dǎo)通時(shí)間提前或滯后，則均將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)值增加，平均值減小。當(dāng) 0r =30 度時(shí)，電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩過(guò)零點(diǎn)，這就是說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某幾個(gè)位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為零，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生死點(diǎn)。當(dāng) 0r 大于等于 30 度后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)值將出現(xiàn)負(fù)值，則總輸出轉(zhuǎn)矩的平均值更小。因此，在三相半控的情況下，特別是在起動(dòng)時(shí)， 不宜大于 30 度，而在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，總是盡力把 0r角調(diào)整到 0度，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)矩最大。當(dāng) 0r =0 度 時(shí)，可以求得輸出轉(zhuǎn)矩的平均值 ： 電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)后，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就要切割定子繞組，在各相繞組上感生出電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)其轉(zhuǎn)速 n不變時(shí)，該電動(dòng)勢(shì)波形也是正弦波，相位同轉(zhuǎn)矩相位一致。在本電路中，每相繞組在一個(gè)周期中只通電 ，因此僅在這 期間對(duì)外加電壓起作用。所以對(duì)外加電壓而言，感生電動(dòng)勢(shì)波形如圖 。 圖 2. 9 三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)半控電路的反電動(dòng)勢(shì) 同理可按下式求得感生電動(dòng)勢(shì)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(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 14 頁(yè) 從上面的平均轉(zhuǎn)矩和平均反電動(dòng)勢(shì)，便可求得直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程式，為此首先定義反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)： ITKnEKaTaC?? 對(duì)于某個(gè)具體的電動(dòng)機(jī)，它們?yōu)槌?shù)。當(dāng)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(guān)。直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)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(jī)械特性方程為： aTCC TKK RK UUn ???? )( 式中 n —— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/min ）； U —— 電源電壓（ V）； U? —— 功率管管壓降（ V）； CK —— 電動(dòng)勢(shì)系數(shù)； aT —— 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)轉(zhuǎn)矩平均值（ N/m）； TK —— 轉(zhuǎn)矩系數(shù)； R —— 電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻（Ω）。 在三相半控電路中，其轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)在 TM 到 TM/2 之間，這 是直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不利的一面。 本章主要介紹了直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和有位置傳感器的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理，闡述了直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。 3 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì) 直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)主要由電源電路、給定電路、電壓和電流檢測(cè)電路、功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、直流無(wú)刷電機(jī)位置信號(hào)檢測(cè)環(huán)節(jié)以及控制電路和其外圍電路組成。各個(gè)電路之間的連接關(guān)系以及能量和信號(hào)的傳輸方向如圖 所示 。 ()()()() 20xx 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 共 14 頁(yè) 圖 3. 1 系統(tǒng)框圖 圖 描述了硬件系統(tǒng)各部分之間的關(guān)聯(lián)，圖中箭頭表示能量、控制或 檢測(cè)信號(hào)的傳送方向。當(dāng)系統(tǒng)處在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過(guò)外部輸入設(shè)備（如開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器等）向控制器發(fā)送運(yùn)行指令（如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速等），并且載入運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)外部檢測(cè)到的電機(jī)的位置信號(hào)以及電機(jī)所處的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)改變控制器輸出的控制信號(hào)從而調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)主要是實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的保護(hù)（如過(guò)壓、欠壓、以及能量回饋制動(dòng)方式運(yùn)行等）。電流檢測(cè)環(huán)節(jié)主要是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制和過(guò)流保護(hù)，從外部檢測(cè)到的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣后，送到控制單元，控制單元根據(jù)檢測(cè)電流的大小來(lái)決定時(shí)序信號(hào)的輸出與否，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流故障時(shí)，時(shí)序電路 會(huì)停止輸出控制信號(hào)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流檢測(cè)電路會(huì)給檢測(cè)電容充電，當(dāng)堵轉(zhuǎn)的時(shí)間夠長(zhǎng)時(shí)，封鎖電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)，起到堵轉(zhuǎn)保護(hù)的作用。位置信號(hào)的檢測(cè)在本系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一是檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，為控制單元提供準(zhǔn)確的位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的正確換相；此外它還起到轉(zhuǎn)速測(cè)量的作用，根據(jù)轉(zhuǎn)子每換相一
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