直流無刷電機的控制系統(tǒng)設計方案-展示頁
2025-05-07 07:22本頁面
【正文】 直流無刷電機是在有刷直流電機的基礎上發(fā)展起來的，它不僅保留了有刷直流電機良好的調試性能，而且還克服了有刷直流電機機械換相帶來的火花、噪聲、無線電干擾、壽命短及制造成本高和維修困難等等的缺點。與其它種類的電機相比它具有鮮明的特征：低噪聲、體積小、散熱性能好、調試性能好、控制靈活、高效率、長壽命等一系列優(yōu)點。比如電動汽車的核心驅動部件、電動車門、汽車空調、雨刮刷、安全氣囊；家用電器中的DVD、VCD、空調和冰箱的壓縮機、洗衣機；辦公領域的傳真機、復印機、碎紙機等；工業(yè)領域的紡織機械、醫(yī)療、印刷機和數控機床等行業(yè)；水下機器人等等諸多應用[1]。外國的一些技術和中國的一些技術大體相當，美國和日本的相對比較先進。近些年來，計算機和控制技術快速發(fā)展。經過這么多年的發(fā)展，我國對無刷電機的控制已經有了很大的提高，但是與國外的技術相比還是相差很遠，需要繼續(xù)努力。 課題設計的主要內容本文以永磁方波無刷直流電機為控制對象，主要學習了電機的位置檢測技術、電機的啟動方法、調速控制策略等。本課題涉及的技術概括如下：（1）學習直流無刷電機的基本結構、工作原理、數學模型等是學習電機的前提和首要內容。（3）由于無刷直流電機在靜止或者轉速很低的時候，其產生的反電勢為零或者很小很不容易檢測到，因此直流無刷電機的啟動是一個難點。（5）在確定無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件總體方案時，經過對比選擇STM32芯片，選智能功率模塊FSBB30CH60C為驅動芯片，并設計了無刷直流電機控制驅動電路、反電勢轉子位置檢測電路及電流電壓采樣電路等。2 系統(tǒng)設計目標和設計方案直流無刷電機因為調試性能好、低噪聲、體積小、控制靈活、高效率、散熱性能好、壽命長等一系列的優(yōu)點，本課題設計目標如下：（1）能夠驅動直流無刷電機的運轉并有電路保護以免器件燒壞。（3）能夠實現對電機啟動和停止的控制。（5）電路具有電流、電壓保護，以免對電路產生不良影響。電機調速原理框圖如下圖1所示。 控制器芯片選型對直流無刷電機控制所用微處理器的選型要重點考慮以下幾個方面：（1） 微處理器的運行頻率和運算速度得滿足控制系統(tǒng)要求 （2）微處理器片內資源是否足夠，主要是I/O口的數量和電平兼容性、A/D路數及位數。（4）微處理器的可靠性、生產廠商、數量和價格、上市時間等因素也需要考慮，這關系到產品的后續(xù)更新換代，以及采用該處理器開發(fā)的難易程度。 無刷直流電機的選型在選用直流無刷電機的時候，必須根據它的參數來判斷其驅動電路，無刷電機的參數如表1所示： 表1 無刷直流電機的參數外轉無刷電機KV最大效率電流無負載流/10v最大電流最大效率y軸徑（mm）重量電阻尺寸（mm）A2212/13KV10004~10A12A/60s80%47g90m?*30新西達無刷電機/2212KV1000 如圖2。還包括三個HVIC、一個LVIC(門極驅動低壓集成電路)、六個先進技術的IGBT、六個FRD。圖3 智能功率模塊反電勢過零點檢測原理是模擬中性點和端電壓的值相等得到，由STM32端口和連接霍爾傳感器接口的關系，需用三路比較電路，LM339N由四路比較電路組成，可選用LM339N 比較電路實現?？刂破鳟a生六路PWM波控制驅動電路，位置檢測用的反電勢過零點技術。圖5 直流電機工作原理圖在圖5中，當轉子順時針轉到（a）時，反電勢過零信號延時30176。這時電流從電源正極流出，經T1流往A相繞組，再由B相繞組流出，經T6回到電源的負極，此時由于定子和轉子磁場的相互作用，使電機的轉子順時針轉動。電角度后，輸出的信號送往單片機，單片機讓TT2導通，這時電流從電源的正極流出，經T1流往A相繞組，再由C相繞組流出，經T2回到電源負極。同樣按照這個方式，電機可以順利的轉動起來。觀察轉子位置和反電勢之間的關系如圖6所示，轉子狀態(tài)由a)變?yōu)閎)過程中反電勢波形和轉子位置之間的關系，反電勢波形為B相
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