直流无级调速控制系统的设计.pdf

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1、万方数据·118·价值工程直流无级调速控制系统的设计DesignoftheDirectCurrentSteplessSpeedRegulationControlSystem张劲松ZHANGJin—song(江苏省计量科学研究院，南京210046)JiangsuInstituteofMeasurement，Nanjing210046，China)摘要：无刷电机既有有刷直流电机的优良性能，又有交流异步电机结构简单的特点，集两者优点于一体。无刷直流电机驱动和控制朝着通用数字信号处理和专用集成电路控制两个方向发展。本文着重介绍专用集成电路控制器的内容。Ab

2、stract：ThebrushlessmotorhasboththegoodperformanceofbrushDCmotorandthesimplestructureofACasynchronousmotor，integratingbothadvantages．BrushlessDCmotordriveandcontrolisdevelopingtowardsgeneralpurposedigitalsignalprocessingandapplication—specificintegratedcircuitcontr01．Thispaperm

3、ainlydescribesthecontentofapplication—specificintegratedcircuitcontroller．关键词：无刷直流电机；控制器；设计Keywords：brushlessDCmotor；controller；design中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1006—4311(2015)16—0118—020引言力矩电机是控制系统中最常用的执行元件，目前在惯性仪表中应用较多的是直流有刷力矩电机。有刷直流电机由于机械结构上有电刷和换向器，电机在长时间运行过程中由于存在摩擦力，极易打火花，使得电刷

4、组件之间接触不良而影响仪表正常作业。为了规避这些缺陷，本文介绍了一种结构简单，不需要经常维护和检修的无刷直流电机。它结合传统有刷电机的设计理念，在组成元件上优化设计，解决了有刷电机的电刷及换向器的设计缺陷，并且创造性的利用电子开关线路及位置传感器实现了电枢绕组电流换向。尤其在最近几年，永磁材料不断更新换代，带动了电子器件水平不断提升，无刷电机的功能特性及使用性能逐步巩固，应用范围也逐渐拓展到航空、航天等特殊领域。本文将重点分析无刷直流电机控制电路的设计。1无刷直流电机概述无刷直流电机是一种无换向器电机，又称无整流子电机，是一种新型的无级变速电机。它

5、由一台同步电动机，一套简单的逆变器和一个转子位置检测器组成，具有结构简单，不需要经常维护和检修的特点。1．1基本结构无刷直流电机主要由电机本体、位置传感器和控制驱动电路三大部分组成。系统组成框图见图1。图1无刷直流电机的系统组成1．2工作原理无刷直流电动机具有直流电动机的特作者简介：张劲松(1970一)，男，江苏镇江人，助理工程师，研究方向为电子信息应用及计量。性，其工作原理见图2。其中，ps是位置检测器，常称作位置传感器，用于检测侧磁极的位置并发出型号去触发电子开关线路中的功率开关元件，使之严格同步。从电机的接线方法来看，电动机相数越多，其起动特

6、性及低速运转平稳性越好，但控制线路越复杂。直流电机的接线方法详见表1。表1直流电机的接线方法电子开关型式电枢绕组型式每种状态导通相数磁状态角星形三相三状态一相120。非桥式星形四相四状态一相90。星形五相十状态二相，三相360星形三相六状态二相600正交两相四状态一相90。桥式闭式三相六状态三相600闭式四相四状态四相900(a)【b)图2无刷直流电动机原理图2无刷电机的控制驱动设计目前众多领域采用无刷直流电机为执行元件，它的核心是控制器。无刷力矩电机的控制驱动主要包括：位置信号处理电路、各相信号分配电路和功率电路三个环节。2．1位置信号处理电路位

7、置传感器主要用于确保定子绕组产生的旋转磁场与转子磁场之间保持规定的超前关系，通过位置信号处理电路将位置传感器信号转换为三相方波信号，经信号分配电路产生的换相顺序信号，控制功率开关器件根据相应指令控制电机绕组的通断，由此产生转矩。控制信号的极性决定转矩的方向，控制信号的幅值决定转矩的大小。此外，位置信号一律按方波信号的格式进行整形和处理，并且导通区、截止区都应执行180。电角万方数据ValueEngineering·119·度，两相信号间隔1200电角度，以防死区与控制状态错乱，同时避免功率电路中同一桥臂的两个大功率管相互导通。2．2信号分配电路(换

8、向逻辑电路)信号分配电路的作用是根据三相传感器的不同状态，产生六种状态的控制信号，利用这六个控制信号，可以对功率电路中相应