永磁無(wú)刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 13:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較芯片名稱IR2130IR2110PWM輸入輸出數(shù)量6路1路死區(qū)控制有無(wú)過(guò)流保護(hù)有無(wú)最大驅(qū)動(dòng)偏執(zhí)電壓600V500V欠壓保護(hù)有無(wú) IR2130芯片特點(diǎn)IR2130芯片經(jīng)過(guò)了特殊的設(shè)計(jì)，因此具備了驅(qū)動(dòng)主電路三相全橋電路中的6個(gè)電力N溝道MOSFET的能力。該芯片輸出的正向峰值驅(qū)動(dòng)電流和反向峰值驅(qū)動(dòng)電流分別可以達(dá)到250mA和 500mA。(1) 該芯片具備過(guò)流，欠壓和過(guò)電壓保護(hù)，還設(shè)有電流放大器；(2) 自帶錯(cuò)誤信號(hào)的輸出；(3) 采用自舉電路導(dǎo)通與關(guān)斷上橋臂；(4) 柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生2的互鎖延遲時(shí)間，防止同一橋臂上下導(dǎo)通；(5) 同時(shí)能有6路PWM信號(hào)輸入輸出。 按鍵與顯示部分設(shè)計(jì)本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要7個(gè)按鍵和4個(gè)LED顯示燈，如果單純用I/O控制，則需要較多的I/O口，而且會(huì)降低單片機(jī)的效率。所以這一部分設(shè)計(jì)用IC集成芯片來(lái)完成。 IC集成芯片的優(yōu)點(diǎn)集成芯片的最大優(yōu)點(diǎn)就是減少線的連接，使整體布局干凈，加強(qiáng)可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，并且可降低成本，有利于大規(guī)模的生產(chǎn)。本課題采用的TM1630芯片，這是一種帶鍵盤掃描接口的發(fā)光二極管顯示器驅(qū)動(dòng)控制專用電路，內(nèi)部有集成MCU，帶有鍵盤掃描，自帶LED驅(qū)動(dòng)等的電路，不需外加上拉電阻?？梢杂?位7段或4位8段顯示模式選擇，因此減少使用單片機(jī)I/O端口，提高了工作效率。 TM1630主要參數(shù)TM1630芯片的引腳說(shuō)明，見表3. 2。 表3. 2 引腳說(shuō)明符號(hào)管腳名稱說(shuō)明DIO數(shù)據(jù)輸入/輸出在時(shí)鐘上升沿輸入/輸出串行數(shù)據(jù)，從低位開始；STB片選在上升或下降沿初始化串行接口，隨后等待接收指令。STB為低后第一個(gè)字節(jié)作為指令，當(dāng)STB為高時(shí)，CLK被忽略CLK時(shí)鐘輸入在時(shí)鐘上升沿輸入/輸出串行數(shù)據(jù)K2鍵掃數(shù)據(jù)輸入輸入該腳的數(shù)據(jù)在顯示周期結(jié)束后被鎖存SEG2/KS2~SEG8/KS8輸出（段）段輸出（也用作鍵掃描），P開漏輸出GRID1~GRID4輸出（位）位輸出，N管開漏輸出SEG14/GRID5輸出（段/位）段/位復(fù)用輸出VDD邏輯電源5V+0%GND邏輯地接系統(tǒng)地TM1630功能介紹：（1）采用功率CMOS工藝；（2）多種顯示模式；（3）按鍵掃描（71bit）；（4）輝度條件（8級(jí)可調(diào)）；（5）串行接口輸入；（6）內(nèi)置RC振蕩；（7）內(nèi)置上電復(fù)位電路。 按鍵及顯示部分電路設(shè)計(jì)在按鍵和顯示這一部分設(shè)計(jì)時(shí)，采用IC集成芯片TM1630，使用這塊芯片，能減少單片機(jī)I/O端口的占用量。該芯片包含7個(gè)按鍵的掃描及4位7段數(shù)碼管顯示。 顯示和按鍵的原理圖4 PMBLDC主電路設(shè)計(jì) 主電路整流電路設(shè)計(jì)，給出了整流電路原理圖，首先降壓，再以單相橋式的整流電路進(jìn)行整流，大容量的電解電容進(jìn)行濾波。 整流電路原理圖當(dāng)時(shí)，,導(dǎo)通，,截止，電流由正極流出經(jīng)過(guò)，再經(jīng)負(fù)載經(jīng)過(guò)回到負(fù)極端，在后面電路中得到一半波整流電壓；當(dāng)時(shí)，,導(dǎo)通，,截止，電流由負(fù)極流出經(jīng)過(guò)，再經(jīng)負(fù)載經(jīng)過(guò)回到正極端，在后電路中得到另外半波整流電壓。，由此可見，交流電壓經(jīng)過(guò)二極管整流得到的直流電壓波形是脈動(dòng)波形，而一般用的直流電是平滑直流電壓，因此在整流電路后面緊跟著電容濾波。電容C1在一個(gè)電源周期內(nèi)吸收能量與釋放能量相同，則流經(jīng)電容的電流一周期的平均電流為零。 整流后波形 濾波后波形 電源元件參數(shù)計(jì)算主電路的負(fù)載是電機(jī)，電機(jī)工作電壓是36V，功率為130W，所以主電路的電源電壓為直流36V。在此設(shè)計(jì)中用負(fù)載的實(shí)際情況選擇電容的值，使,交流電源的周期，則經(jīng)二極管橋式整流后的平均輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系是為（式41）。輸出電壓還經(jīng)過(guò)整流電路中兩個(gè)二極管，則由（式42）。為保證穩(wěn)定性，經(jīng)變壓器后將32V給二極管橋式電路。 （式41） （式42）每相電樞反電動(dòng)勢(shì)為（式43）；電樞電流則為（式44）。130W的電機(jī)工作電壓是36V，總電路中其流過(guò)的電流，即負(fù)載電流大約為：。 （式43） （式44）在橋式整流電路中，每半周期總有兩個(gè)二極管導(dǎo)通，正半周期時(shí)VD1與VD3導(dǎo)通，在負(fù)半軸時(shí)卻是VD2與VD4導(dǎo)通，由此可見，每個(gè)二極管只導(dǎo)通了半個(gè)周期。每一路的電流是總電流的二分之一，則每個(gè)二極管最大整流電流是（式45）。 （式45）二極管的性能會(huì)受外界環(huán)境影響，所以在選用時(shí)，~2倍的裕量，以確保二極管能在不同環(huán)境下正常工作。選擇的二極管最大整流電流是（式46）。（~2）=~ （式46）選擇的二極管最大的反向工作電壓（式47）。 （式47）在最大反向工作電壓中，需要保證有2~3倍的裕量，則最大反向工作電壓是（式48）為選擇二極管時(shí)所要考慮的。 =~ （式48）本課題中的負(fù)載是電機(jī)，在電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)及調(diào)速時(shí)，電機(jī)還有反電動(dòng)勢(shì)的存在，再綜合以上計(jì)算，在主電路整流部分二極管采用IR60，它可流過(guò)的最大整流電流是6A，最高反向工作電壓是1000V。負(fù)載的實(shí)際情況選擇電容的值，使?jié)M足式（49）,交流電源的周期，電容選取耐壓值72V以上。 （式49） 電機(jī)主電路設(shè)計(jì) 逆變電路設(shè)計(jì)本文研究的永磁無(wú)刷電機(jī)36V，MOSFET是合適的選擇，相比IGBT具有更小的導(dǎo)通電阻，即導(dǎo)通損耗也小，因而能得到更大的變換器效率。本課題的主電路由6個(gè)電力MOSFET（IRF840）組成，因電源部分用電容濾波，所以在此采用三相全橋電壓型逆變電路。在各橋臂上并聯(lián)二極管，可以提供交流側(cè)無(wú)功能量向直流側(cè)反饋的通道，也可使負(fù)載電流連續(xù)。在各個(gè)柵極加電阻可防止震蕩和控制前沿脈沖陡度。IRF840芯片的功能特點(diǎn)：216。 輸入電壓能達(dá)到500V；216。 輸出電流能達(dá)到8A；216。 柵極源極漏電流100nA
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