永磁无刷直流电机体积小、重量轻,它既具有类似普通直流电动机的良好调速性能,又不存在机械换向装置,电磁噪声干扰小,维护要求低,可靠性好,而且由于不需电励磁,效率相对较高。近年来,随着电力电子器件(BTMOSFETGBT等)、新型永磁材料和控制理论的迅速发展,它的优越性日益明显,目前己经广泛应用于计算机外围设备、家用电器以及众多调速系统中。正如电刷和机械换向器限制了有刷直流电机的应用一样,位置传感器的存在也给无刷直流电机带来诸多不利影响,因此国内外学者对无位置传感器的无刷直流电机(双无电机)进行了许多研究,针对双无电机位置检测和起动问题提出了不少方案,但这些方案偏重于硬件电路的设计,尽管省去了位置传感器,却由于转子位置检测电路、起动控制电路等的加入使得整个控制系统的硬件电路趋于复杂化,不可避免地带来系统工作可靠性和稳定性的问题。本文所提出的方案就是针对以上问题,本着“硬件软化”的思想,使系统尽量软化。
2系统硬件设计在论述系统硬件设计前,先给出硬件控制系统的原理框图,如所示。
硬件控制系统原理框图图中功率驱动电路由三片组成(见);三相全桥逆变电路由六片功率M0SFET管RFP250(200V、30A)或RFP054(60V、70A)组成电流检测电路由接在逆变桥下端与功率板地线之间的分流电阻和放大电路组成;反电动势检测电路实际上是由两个电阻和一个电容组成的端电压分压电路,电容起滤波作用。接口电路主要是指键盘和显示电路以及内存扩展电路(如果系统内存不够而需要扩展内存的话),保护电路主要包括过压过流等保护电路。
系统采用两两导通,三相六状态的PWM调制方式,由反电动势检测电路经ADC转换所测量得到的端电压信号经程序计算得到反电动势过零点,进而计算得到换相点,按照换相规律,由程序控制输出正确的PWM控制方波,经驱动电路控制相应功率开关管的通断,实现对电机的正确馈电,控制电机正常运行。在电流检测电路经ADC转换所反馈的电流信号的基础上,由程序控制实时调节定子绕组的电流并判断是否实施过流保护。这样,整个数字控制系统在软、硬件的协同配合下实现对无刷直流电机的闭环控制。
流电源功率驱动电路三相全桥逆变电路汤蕴。电机学(第二版)M.北京:机械工业出版2王莉等。气隙对双凸****电励磁发电机特性的影响分析。电工技术学报。2005 3陆海峰等。异步电机的非线性建模与。电工4邓建国等。考虑主磁路饱和时异步电机。
5汤宁平等。考虑主磁路饱和时感应电机的综合矢量模型。电机与控制学报。2002(7苏金明。Matlab工具箱应用M.北京:电子工业出版社,2004(上接28页)反转时定子三相端电压波形比较实验结果表明基于TMS320LF2407芯片的无位置传感器数字控制系统能够控制电机顺利起动,起动时间不超过2s并且很好地实现了实验电机的正确换相和稳定运行。从波形比较图可以看出,本文设计的系统所对应的端电压波形更加平稳,其控制效果甚至要好于纯硬件的控制系统。
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