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    無刷直流電機控制器硬件設計和實現

    文章出處: 人氣:發表時間:2020-01-03 04:28

      無刷直流機電(以下簡稱BLDCM)用電子換相器代替機器換向器,拔除了電刷和換向器接觸磨損所致使的壽命周期短、電中斷氣緣低、火花作梗強等諸眾缺點;同時永磁質料的高磁機能使無刷直流機電具有起動轉矩年夜、調速范疇廣、運轉功效高檔便宜,正在各個產業規模有著遍及運用。

      因為本體例有較高的牢靠性條件,是以整體打算思緒是采取主控、監控雙DSP體例架構知足限度器的高牢靠性條件;三相功率逆變器選用三菱公司的第五代智能功率模塊PM15 0CLA120為重點,采取光耦HCPL4506實行門極驅動旌旗燈號遠離;采取眾傳感器實行體例狀況監測并經由過程轉速和電流雙閉環限度計謀實行機電轉速正確限度,從而知足體例對無刷機電限度器的高牢靠性運轉和正確的轉速限度和寬范疇轉速調治等限度條件。

      BLDCM限度體例道理框圖如圖1所示,限度器經由過程RS422與上位機實行通訊;無刷機電經由過程機器傳動裝配驅動體例運轉;采取挽回嫁壓器傳感器動作BLDCM的轉子位子和轉速反應元件。

      限度器采取高機能的數字旌旗燈號處置懲罰器動作限度重點,個中主控DSP告竣無刷直流機電的轉速和電流雙閉環限度,知足無刷機電具有調速范疇寬、限度精度高的條件;監控DSP告竣體例溫度、電流、電壓、轉速等狀況監控,經由過程傳感器檢測冗余(數目冗余、類型冗余、位子冗余)成立,既能夠達成合頭參數的正確丈量和限度計謀的工致化操縱,還能夠肯定功率開合及機電三相繞組障礙狀況。監控DSP和主控DSP經由過程雙口RAM(DPRAM)火速實行數據交流,便于限度體例事業。

      限度器選用的TMS320F2812是美邦TJ公司推出的32位定點數字旌旗燈號處置懲罰器,特意針對機電和活動限度。主控DSP具有6道PWM 輸出模塊、功率驅動及逆變模塊、旋變位子傳感器慰勉及解算模塊、摹擬量轉換模塊、SCI通訊等合鍵模塊,具有很強的及時數據運算材干;監控DSP實行摹擬旌旗燈號搜羅、外部通信、體例運轉工況監控等非及時音訊處置懲罰。

      因為DSP嵌進式體例的特正在于高速數據處置懲罰,是以達成主DSP與從DSP之的數據通訊成為主從式硬件體例的一個打算合頭。本體例運用DPRAM動作同享存儲器實行通訊,其便宜是及時性好,牢靠性高,數據傳輸功效高,接口電道純潔。DPRAM的每一個端口都有各自的數據、所在、限度總線,批準處置懲罰器對存儲器的任何所在踐諾隨機讀寫操縱。DPRAM與兩個DSP之的硬件維系合聯如圖2所示。

      憑據限度器負載需求及功率開合器件的運用處合,打算選用三菱公司第五代智能功率模塊PM150CLA120(以下簡稱IPM)為功率逆變電道,其合鍵打算參數為耐壓1200V、最年夜負載電流150A;該IPM模塊內部集成了6個IGBT開合管逆變電道、優化門極驅動電道和火速包庇電道,其內部框圖如圖3所示并其具有以下出便宜:1)開合管導通壓消浸、開合消耗低;2)集成過流、過熱、欠壓等包庇功用;3)內置自舉電道達成單電源供電;4)采取優化打算抑遏浪涌、噪聲等惹起的作梗題目。

      主控DSP輸出6道PWM旌旗燈號用于驅動功率逆變電途經程中,為制止限度旌旗燈號受功率驅動電道的作梗,采取“光耦+遠離電源”的辦法用于逆變橋功率開合的門極驅動。打算運用光耦HCPL4506動作遠離驅動電道的重點芯片,其最年夜驅動電流2.5A,可知足功率模塊PM150CLA120的驅動電流條件;原副邊之瞬態遠離電壓10kV/s,能夠確保各功率開合之的遠離強度;運用遠離電源DC/DC模塊PWF2415D動作IGBT功率開合門極驅動電源,遠離強度為1500VAC,同時具有輸出短道包庇(自復興)功用。

      限度體例打算選用遠離型電傳布感器GCBC100實行電流采樣,其活絡度為40mV/A,非線性度為1%,相符限度體例的精度條件。采樣電道將電傳布感器輸出電壓旌旗燈號,源委運算放年夜器及濾波電道,轉換為DSP的AD通道不妨接的電壓范疇(0~3.3V),使限度器不妨及時監控電流的蛻變,實行電流環 PID調治。

      旋變解算芯片采取AD公司的AD2S82A芯片,其能夠將挽回嫁壓器輸出的摹擬位子旌旗燈號轉換成數字位子旌旗燈號,并且同時還能夠獲得高精度的速率旌旗燈號,不妨很好地知足位子及速率反應旌旗燈號的條件。并成立為12位解算精度,對應跟蹤轉換速率最高可達15600r/min,知足打算條件;運用由運算放年夜器、電阻和電收留組成的文氏橋正弦波慰勉爆電道發作旋變慰勉旌旗燈號,構造純潔,牢靠性高。

      AD2S82A內部構造如圖4所示。挽回嫁壓器輸出的正、余弦旌旗燈號經濾波、放年夜后輸進至AD2S82A的sin和cos引腳,正在相宜的外圍設備電道共同下,AD2S82A便可告竣12位數字量輸出。AD2S82外圍設備電道由電阻和電收留組成,以達成引腳電平上拉、下拉、高頻濾波、增益設定、最年夜跟蹤速度設定和閉環帶寬等設定功用,打算厲肅參考響應的數據手冊及合聯軟件實行采取,包管AD2S82不妨牢靠事業。

      圖5為無刷機電勻速挽回時挽回嫁壓器(RVDT)的慰勉旌旗燈號、正弦輸出旌旗燈號和余弦輸出旌旗燈號的測試波形,從圖中能夠看出兩道輸出旌旗燈號正交,輸出旌旗燈號與慰勉旌旗燈號過零點重合,未呈現相位偏移征象。輸出旌旗燈號經旋變結算芯片AD2S82A解算輸出12位數字量(0~8191對應轉子位子角度0~360),DSP運用數據總線正在PWM停滯秩序中毗連4次讀取RVDT的解算旌旗燈號如圖6所示。以上闡可知,RVDT解算電道達成了無刷機電轉子位子的解算,不妨確實的反應機電轉子的現實位子,為機電調速限度提升牢靠的硬件根底。直流無刷蝸輪蝸桿減速電,無刷直流電機控制器硬件設計和實現

    此文關鍵字:無刷直流電機控制
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