节能型屏蔽电泵电机控制系统设计.pdf

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1、第l期林勇等．节能型屏蔽电泵电机控制系统设计35节能型屏蔽电泵电机控制系统设计林勇李杨罗京(合肥工业大学，合肥230009)摘要介绍了45w节能型屏蔽电泵电机控制系统的硬件设计与软件流程，以xC878cM单片机为cuP，设计无需传感器的控制电路，首次将无传感器的矢量控制方法引入到节能型屏蔽电泵的电机驱动控制中，在一定的电机参数下，通过转子磁链定向矢量控制方法，得到转子位置角度和转速，并通过PID调节器对电机转速进行控制，为屏蔽电泵的开发研究提供了新的策略。关键词屏蔽电泵电机控制节能无传感器矢量控制中图分类号TH35文献标识码A文章编号1000·3932(2014

2、)01．0035-05节能型屏蔽电泵在国内外都具有广泛的市场，节能主要体现在功率P、流量Q与压力日三者之间的关系(P=p日)以及三者与电机转速』v之间的比例关系：流量Q正比于转速Ⅳ的一次方，压力打正比于转速Ⅳ的平方，而输出功率P正比于转速Ⅳ的三次方¨’2o。当电机效率一定，调节流量Q下降，则转速Ⅳ以一次方比例下降，压力日以二次方比例下降，则功率P以三次方比例下降，可以很大程度上提高节能效果。但是在实际应用中流量不能减小，只能减小压力，由于压力与流量之间具有强耦合性，很难达到节能的要求‘引。永磁同步电机以其高转矩惯量比、高密度、高效率及易控制等优异性能‘43，在中

3、小功率驱动范围内引起了越来越高的重视，在节能型屏蔽电泵中得到了广泛使用。目前，国内的屏蔽电泵的制造大多采用旋转变压器、光电码盘及霍尔传感器等位置传感器检测转子位置，由于机械传感器的存在，从而降低了系统的可靠性和鲁棒性，并且增加了生产的成本。因此，笔者设计了无需传感器的控制电路，并通过PID调节器对电机转速进行控制，为屏蔽电泵的开发研究提供了新的策略。1屏蔽电泵电机控制系统屏蔽电泵电机控制系统硬件系统(图1)使用单片机xc878cM作为控制系统的微控制器，智能功率模块选择FsB50450s芯片，将cuP产生的6路PwM信号转变成电机调速所需的三相电压，使用比较放大

4、器集成模块AD8616，为系统提供采样电流，并同时进行过流保护。单片机通过采样到的电流信号进行矢量控制运算，通过对PwM信号的调节‘5I，完成对电机三相电压的调节，从而控制电机转速。图1屏蔽电泵电机控制系统硬件系统框图1．1系统电源模块该系统的电源模块使用VIPERl2AS芯片和TPS5423l芯片分别产生系统所需的+15V和+5V电压，为控制系统的CUP和其他模块供电。VIPERl2As芯片及其电路如图2所示，TPS54231芯片及其电路如图3所示。收稿日期：2013_07．2936化工自动化及仪表第4l卷图2+15V电压转换电路图3+5V电压转换电路1．2系

5、统智能功率模块该控制系统采用FsB50450s智能功率模块，将CuP产生的6路PwM信号转换为电机驱动所需的三相电压u、V、w，并与AD8616结合产生反馈电流。FsB50450s芯片及其电路如图4所示。图4三相电压产生模块1．3系统反馈电流产生及过流保护模块该系统选用AD8616芯片与外围电路结合，产生反馈电流CuHentValue，并通过AD8616产生0vercurrent信号，从而达到对系统的过流保护作用。反馈电流生成和过流保护电路分别如图5、6所示。图5系统反馈电流生成电路图6系统过流保护电路1．4系统CUP芯片xC878CM该系统的CUP选取了英飞凌

6、公司的xc878cM单片机，利用此单片机的PwM信号产第1期林勇等．节能型屏蔽电泵电机控制系统设计37生模块ccu6产生6路PwM信号，通过AD采样和sPI总线，将cuP与EEPROM连接，并通过系统的反馈电流并通过磁链定向矢量控制方法控Hc595与显示电路连接。xc878CM及其外围电制电机转速。在设计中，利用GPl0模拟I：c总线路如图7所示。=【1：CANOfⅨD34C^NOTxD3536”383910_IcK．‘糟QoR1DI』_m．1ExllNTLlJP5．O卜嗉～TD0-0rPn2DmNft．1肼．1卜—{rm3位O臣二／塔2卜-—卡卜∞．4位加鼬瑚

7、阻3卜_—÷卜P0．s位踟嚏婵4卜．—寺}_12c饼jm％位ms凹鸭．5卜．j}m．【2ca一1，po‘7熙裟兽r蚩——荔120c郴JL_二：L————‘=’+轧．，1麟也∽1．o{E口陋平‘i。1'(叫即1．1醐，c卜。∑—————[二=卜—‘叫h登慧雠，，～l16TMs10“10l品亨砸螺』，P1．31MsL_‘}———==””1‘腿sI_o撑1．4№卜{}旺阳田_1『Pl_51Mr—=，二————————————————]伍阳臼一现-6l。。：兰‘—。_一㈣皿唧々尝竿堕盟{引^№坚止——兽_一翁?。’41‘二

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