基于無刷直流電機(jī)的pwm調(diào)速系統(tǒng)研究-文庫吧資料
2025-07-03 20:45本頁面
【正文】 調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速：在某些控制電路中，PWM信號可出直流電平信號(調(diào)制波)與高頻三角載波相交的模擬電路方法或直流PWM專用芯片獲得，此時(shí)微機(jī)只需輸出與速度相應(yīng)的直流電平調(diào)制信號即可。下面介紹這種單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。此外，P0．0線輸出發(fā)電制動高電平信號，導(dǎo)通V0后可使轉(zhuǎn)子動能變換成的電能消耗在制動電阻RT上。 永磁無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)框圖下面介紹采用C8051單片機(jī)控制的永磁無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子位置傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置信號被檢測出來后，送至轉(zhuǎn)子位置譯碼電路，經(jīng)放大和邏輯變換形成正確的換向順序信號，去觸發(fā)導(dǎo)通相應(yīng)功率開關(guān)元件，使之按一定順序接通或關(guān)斷繞組，確保電樞產(chǎn)生的步進(jìn)磁場和轉(zhuǎn)子永磁磁場保持平均的垂直關(guān)系，以利于產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)：在可逆PWM變換器中,總稱關(guān)斷時(shí)間,則將造成上下兩管之通,設(shè)置了由RC電路構(gòu)成的延時(shí)環(huán)節(jié). PWM變換器電路原理圖 PWM脈寬控制特性永磁無刷直流電動機(jī)具有有刷直流電動機(jī)那樣良好的調(diào)速性能，卻沒有電刷和換向器，這主要是它用轉(zhuǎn)子位置傳感器替代了電刷．用電子換向電路(逆變器)替代了機(jī)械式換向器之故。一個(gè)輸入信號是鋸齒波調(diào)制信號，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。運(yùn)算放大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。此動作重復(fù) 12 次，轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)1圈。這時(shí)的線圈電流是從 U 相流到 W 相，U 相是被勵(lì)磁成 N 極、而 W 相則被勵(lì)磁成 S 極。接下來說明運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)?；旧瞎β示w管的開法請見下圖示： 電動機(jī)線圈連接至有開關(guān)用的晶體管，晶體管有 6個(gè)，組成變頻器。要讓電機(jī)轉(zhuǎn)動起來，首先控制部就必須根據(jù)霍爾IC 感應(yīng)到的電機(jī)轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關(guān)閉)換流器中功率晶體管的順序，使電流依序流經(jīng)電機(jī)線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機(jī)順時(shí)/逆時(shí)轉(zhuǎn)動。變頻器一般由6 個(gè)功率晶體管組成。電源部可以直接以直流電輸入(一般為24V)或以交流電(110V/220 V)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成直流?；魻朓C固定在定子的內(nèi)側(cè)，一般安裝有 3個(gè)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)，即從霍爾 IC 輸出數(shù)字信號。另外，轉(zhuǎn)子使用永久磁鋼。由此位置傳感器向驅(qū)動電路發(fā)出信號。它具有直流電機(jī)那樣良好的調(diào)速特性，但是由于沒有換向器，因而可做成無接觸式，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、不需要經(jīng)常性維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的調(diào)速電機(jī)。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率f就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。第三代釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用，進(jìn)一步減少了電機(jī)的用銅量，促使無刷電機(jī)向高效率、小型化、節(jié)能的方向發(fā)展。無刷電動機(jī)的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展是分不開的，磁性材料的發(fā)展過程基本上經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段：鋁鎳鈷，鐵氧體磁性材料，釹鐵硼（NdFeB）。工作時(shí)，控制器根據(jù)位置傳感器測得的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置有序的觸發(fā)驅(qū)動電路中的各個(gè)功率管，進(jìn)行有序換流，以驅(qū)動直流電動機(jī)。在相同的條件下，驅(qū)動電路要獲得方波比較容易，且控制簡單，因而BLDCM的應(yīng)用較PMSM要廣泛的多。 在結(jié)構(gòu)上，與有刷直流電動機(jī)不同，無刷直流電動機(jī)的定子繞組作為電樞，勵(lì)磁繞組由永磁材料所取代。無刷直流電動機(jī)不僅保持了傳統(tǒng)直流電動機(jī)良好的動、靜態(tài)調(diào)速特性，且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、易于控制。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。隨著微處理機(jī)速度亦越來越快，人們可以將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來越小。而實(shí)際應(yīng)用中，很多場合使用直流無刷電機(jī)不僅成本下降較多，而且效果還不錯(cuò)，控制也相對伺服電機(jī)簡單。而在改革開發(fā)之前，我國工控業(yè)界馬達(dá)使用類型較為單一，絕大部分的工程師都只知道和使用AC交流異步電機(jī)。我國的工業(yè)自動化，在改革開放后飛速發(fā)展起來。在國外，電機(jī)大致沿著 AC交流異步電機(jī)—→直流無刷電機(jī)—→步進(jìn)電機(jī)—→伺服電機(jī) 這樣的演變流程在發(fā)展。而且碳刷存在磨耗問題，需要定期的更新碳刷，維護(hù)不方便。碳刷是直流有刷電機(jī)中的關(guān)鍵性部件，主要起到電流的換向作用。 2 無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)提到直流無刷電機(jī)，那么就不得不提直流有刷電機(jī)。 無刷電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域無刷直流電動機(jī)不僅保持了傳統(tǒng)直流電動機(jī)良好的動、靜態(tài)調(diào)速特性，且結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、易于控制。為了克服機(jī)械換相帶來的缺點(diǎn)，以電子換相取代機(jī)械換相的無刷電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。關(guān)鍵詞：電機(jī)；單片機(jī)；雙閉環(huán)；控制系統(tǒng)目 錄內(nèi)容摘要…………………………………………………………………………… I1 引言………………………………………………………………………………1
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1