基于pspice无刷直流电机控制系统仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第156期)机械工程与自动化No．52009年lO月MECHANICALENGINEERING&ATJT0MAT10Noct．文章编号：1672—6413(2009)05—0030—03基于PSpice的无刷直流电机控制系统仿真程海霞，杨风(中北大学信息与通信工程学院，山西太原030051)摘要：从电机状态方程出发，详细地分析了无刷直流电机的PSpice模型。利用PSpice电压控制电压源生成逆变器功率管换流信号，建立了适合PSpice的无刷直流电机系统的等效电路仿真模型，进而

2、对电机的控制系统驱动电路进行了仿真。仿真结果与理论分析一致。证明仿真可以帮助我们设计和调试无刷直流电机的控制系统。关键词：无刷直流电动机；PSpice；仿真中图分类号：TP273：TM33文献标识码：A一誊s]i]+P；]+一亭妻。]i：A]+三]尸·LJJi]一誊s量]i1+lL--：M00J·收稿日期：2008l2—17；修回日期：200906—0i作者简介：程海霞(1985)，女．山西吕梁人，在读硕士研究生。学兔兔www.xuetutu.com2009年第5期程海霞，等：基于PSpice的无刷直流电机控制系统仿真·3

3、1·本文在驱动电路中采用的是IR公司的IR2136芯片，但PSpice软件未能提供这类芯片的仿真模型，P}iI+{FL。j本文建立的驱动控制系统解决了这一问题。由式(3)可得到电机等效电路模型，见图1。3．1采用IR2136芯片的驱动电路芯片IR2136主要是利用自举电容来实现驱动A的，如图3所示，当功率管Q2导通、Q1关断时，IR2136的Vcc经过快速恢复二极管D1和功率管Q2给自举电容C4充电，以保证当Q2关断而要开通Q1时，Q1管的栅极能够依靠自举电容上足够的储能来驱动其开通，从而实现自举式驱动。图1电机等效电路模

4、型2无刷直流电机的PSpice模型在PSpice中可以用器件名BLDCMTR调出无刷直流电机的图标(symbo1)，见图2。其中，引脚l、2、3分别是三相绕组的引出线，引脚4和引脚5分别输出电机的转速和转角。对转速信号来说，1V=Ir／s；图2无刷直流电机的PSpice模型对角度信号节点来说，1V一1rad。3驱动电路仿真D33]4]’O图3采用IR2136芯片的驱动电路图3．2驱动电路的仿真模型管D3充电至+14V左右，当压控电压源VCVS1输出图4为驱动电路模型，以逆变器一个桥臂为例来高电平(+15V)时，Q1导通，Q

5、2截止，自举电容C1进行说明。H是逆变器上桥臂功率器件的PWM控制经Q1和Q3的栅极电阻R为功率管Q3的栅源电容信号，该信号为0V、5V相间的脉冲序列，减去常量c酬充电，当电容c州两端的电压超过功率管Q3的2．5，再经一压控电压源VCVS1放大6倍后即变值电压，Q3即导通，A点电位升至M，由于电容为一15V、+15V相间的脉冲序列。假设在电路工作端的电压不能突变，则Q1漏极电位约升至之前，自举电容C1已经由电源Vcc经超快恢复二极(M+14)V，而此时Q1是导通的，所以Q1源极电位学兔兔www.xuetutu.com·32

6、·机械工程与自动化2009年第5期亦近似升至(”+14)V，从而Q3的栅源电压近似等容C1存在静态漏电流，在自举电容C1上并联恒流于14V，Q3仍然导通；当压控电压源VCVS1输出低源，增加了仿真的真实性。本驱动电路实现了自举驱电平(一15V)时，Q2导通，Q1截止，则Q3栅源电容动和脉宽调制的功能，既适用于低压系统仿真，又适C删通过栅极电阻Rgs1和Q2放电，当Q3栅源电压低用于高压系统仿真。从原理上可以看出，Q1、Q2和于其阀值电压时，Q3即截止。在下桥臂功率管Q4导VCVSl共同作用实现了类似于IR公司的高压自举驱通

7、时，电源Vcc给自举电容C1充电，保证了随后相应动芯片的作用，为自举电路的分析和研究提供了有效的上桥臂可靠导通。另外，考虑到实际电路中自举电的手段。图4驱动电路模型3．3驱动电路的仿真结果通过仿真结果可以看出，本系统基本上实现了对为了验证上述建立的驱动系统仿真模型的正确无刷直流电机的控制，仿真结果与理论分析一致，说性，本文采用额定电压为24V无刷直流电机进行仿明了设计的电路具有可行性。但是要想实现对电机更真，由直流电源直接供电，仿真结果见图5。灵活的控制，还需要对电路做出更进一步的改进。图5相电流仿真波形图4结束语学院学报

8、，2000，21(4)：23—27．用PSpice仿真无刷直流电机驱动系统能得到接[2]颜南职，李长兵·基于MATIAB下的BLDCM调速系统近于实际的结果。因此可以借助仿真验证早期方案，进E3]孕妻主刷14直(4流)：4电6蓄．真而辅助设计甚至排除故障。[J]．微特电机，2。O3(3)：7．[4]周波