無刷直流電動機(jī)工作原理(編輯修改稿)
2024-08-31 02:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 子轉(zhuǎn)向器取代了機(jī)械電刷和機(jī)械換向器，保持了有刷直流電動機(jī)的優(yōu)異特性，又革除了電刷和換向器的“頑疾”。具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，效率高，維護(hù)簡便等優(yōu)點。無刷直流電動機(jī)通常是由電動機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和功率開關(guān)電路三部分組成。圖1是無刷直流電動機(jī)的原理框圖。圖中位置傳感器的作用是檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的的位置，為電子換向器提供轉(zhuǎn)子的位置信息，實現(xiàn)無接觸式的電子換向。圖21中開關(guān)電路中的逆變器采用三相六拍導(dǎo)通方式。每一瞬間有兩相同時導(dǎo)通，另一相不導(dǎo)通，每相繞組連續(xù)導(dǎo)通120電角度，每隔60度電角度定子繞組電流換相一次。電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)360度電角度內(nèi)，3路位置傳感器信號的狀態(tài)組成的狀態(tài)字從101100110010011001進(jìn)行變化。狀態(tài)字發(fā)生變化的時刻也是定子繞組電流將要發(fā)生換相的時刻。圖21 無刷直流電動機(jī)的組成 第三章 電機(jī)的控制系統(tǒng)實現(xiàn)第一節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)原理圖如圖311所示。系統(tǒng)的控制核心是PIC16C72單片機(jī)。該單片機(jī)穩(wěn)定性好，引腳具有的防瞬態(tài)能力給系統(tǒng)提供了穩(wěn)定保障。其具有的PWM（脈寬調(diào)制）輸出功能，節(jié)省了外圍電路和單片機(jī)工作時間。內(nèi)部集成的5個8位A/D口，滿足了系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速信號、電流反饋信號、欠壓信號等模擬信號的采集要求，豐富的中斷資源可準(zhǔn)確地采集電機(jī)的相位信息，實現(xiàn)工作模式的轉(zhuǎn)換。獨特的哈佛總線結(jié)構(gòu)。極低的功耗、I/O引腳上拉電路和看門狗電路等使系統(tǒng)有了極高的性價比。圖311 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)采用三個開關(guān)型霍爾傳感器作為位置傳感器，位置傳感器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號HHH3送到單片機(jī)的三個I/O口。單片機(jī)的PA和PB口作為逆變器上下橋臂控制端，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號HHH3，單片機(jī)不斷將控制字送到PA和PB口，實現(xiàn)換相控制。逆變器采用三相星形結(jié)構(gòu)，由六個N溝道的MOSFET管組成。圖312 控制端接線表1 轉(zhuǎn)子位置與驅(qū)動橋臂對應(yīng)關(guān)系當(dāng)前位置HHH3下一位置導(dǎo)通相100AH CL110BH CL010BH AL011CH AL001CH BL101AH BL逆變器下橋臂開關(guān)信號按照無刷直流電機(jī)調(diào)速機(jī)理進(jìn)行脈寬調(diào)制處理。單片機(jī)的CCPI口發(fā)出的PWM（脈寬調(diào)制）信號，通過改變PWM信號的占空比來控制電機(jī)工作電流，從而實現(xiàn)速度控制。采用與非門實現(xiàn)上下臂的硬件互鎖邏輯，保證同相上下橋臂不會同時導(dǎo)通。上橋臂驅(qū)動由升壓電路和三極管驅(qū)動電路組成。轉(zhuǎn)速給定信號由轉(zhuǎn)把上的線性霍爾傳感器送出，助力信號由安裝在車蹬上的助力傳感器送出。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，MCU通過控制字鎖住逆變器三相上下橋臂，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動本設(shè)計采用了雙電源設(shè)計，驅(qū)動部分使用一路電源，微控制部分使用另一路電源，從而避免驅(qū)動部分造成的線上壓降對微控制器造成影響。第二節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計
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