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    基于ARM的全數字雙閉環無刷直流電動機控制系統

    文章出處: 人氣:發表時間:2020-01-03 04:28

      古板的直流機電具有運轉作用高、調速機能好等諸眾便宜所以正在產業傳動中盤踞側重要的名望,但其自身固有的刻板換相器和電刷致使了機電收留量有限、噪音年夜、輕易發生火花和靠得住性差等舛錯。跟著準備機技藝和微電子技藝的揚,用職位傳感器和電子換相器代替了有刷直流電念頭的電刷和刻板換向器,同時很好的維系了古板直流機電的便宜且具有比有刷直流機電更高的運轉作用。是以直流無刷機電曾經發生就正在產業坐蓐中獲得了遍及的運用,特別正在節能減排已成為時期核心的本日,無刷直流機電高著用的特質更顯示了其宏壯的運用價格。

      正在穩態的處境下,直流電念頭僅僅采取單閉環轉速PI治療便可能正在包管直流調速盡頭編制褂訕的條件下告竣轉速沒有靜差,即輸出統統伴隨輸進。但正在迅疾起制動、抗擾亂才具強等節制編制對動態機能央求較高時,因電念頭正在單閉環編制中電流和轉矩的動態進程不克不及獲得實時有用的節制,所以需正在節制編制中樹立一個電流治療環用于治療電流。因此節制編制中有轉速治療環、電流治療環兩個治療環,且這兩個治療環之實施嵌套銜接。圖1及圖2區別為摹擬節制與全體字節制下雙閉合節制編制的機合框圖和雙閉環直流調速編制機合框圖。

      全體字雙閉環無刷直流電念頭節制編制首要由ARM嵌進式懲罰器、LCD觸摸屏、光電耦合電途、驅動電途、逆變電途、電流檢測電途、直流無刷機電職位旌旗燈號檢測合節和節制電途構成。

      本安排中的ARM懲罰器為其內核為Atmel公司的ARM9系列32位CPU AT91SAM9261S,它采取5級整數流水線MIPS,救援Windows CE、Linux、Palm OS等眾種主流嵌進式操縱編制,正在產業節制、檢測修立和儀器儀外等須要高速數字旌旗燈號懲罰的場面行使盡頭遍及。

      無刷直流機電節制編制集體框圖如圖3所示。當編制處正在運轉形態時,經由過程電阻給定轉速旌旗燈號,并經觸摸屏及時顯示及P、I參數設定,出運轉指令(如起動、正轉、制動)。依照霍爾傳感器檢測到的機電職位旌旗燈號節制換相,并準備電念頭的轉速來蛻變節制器的輸出旌旗燈號,從而調理機電的運轉形態。電流檢測合節首要是告竣轉速、電流雙閉合節制和過流愛戴,從外部檢測到的電流旌旗燈號通過采樣后,經放年夜、濾波送到A/D轉換器實行模數轉換,節制單位依照檢測到的電流巨細來調理電流治療器的輸出。當映現過流障礙時,電流檢測電途會出障礙唆使旌旗燈號,送進ARM懲罰器實行懲罰。

      節制旌旗燈號通常是10~20 kHz操縱的PWM波,為了節減電磁擾亂對ARM懲罰器的影響,需采取高速光耦實行隔絕、整形和電平轉換。本安排采取6N137光耦,開合時光最年夜75 ns,光耦隔絕電途如圖4所示。

      功率逆變電途采取三相星形全橋逆變電途,如圖5所示。由6只IRF530N MOOSFET組成三相逆變橋,個中每只MOSFET功率管兩頭反并聯一只二極管,用于續流溫順沖。低側三只MOSFET管并聯后串接一個小電阻Rs用作電流采樣。

      本安排中直流無刷機電職位旌旗燈號的檢測采取霍爾職位傳感器,即無刷直流電念頭自帶的職位傳感器,其輸出側一般采取漏極開途,因此必需正在它的輸出上接上響應的上拉電阻。

      依照式1準備出兩次換相距離功夫的均勻角速率,然后正在軟件圭臬中換算成r/min,或直接依照△t準備出幾眾r/min。

      電流檢測與愛戴電途如圖6所示。IR2130帶有電流電放逐年夜器和過流輸進愛戴合節,可能對電流搜集旌旗燈號實行放年夜。當過電流爆時,送到過電流檢測引腳的電壓高于0.5 V,此時R2130內部的過電流斗勁器急迅翻轉,邏輯障礙懲罰單位輸出低電平,六途輸進旌旗燈號被鎖存,

      管腳輸出障礙唆使,障礙時輸出為低電平,六途輸出驅動旌旗燈號全為低電平,功率管進進全合中斷形態,使器件獲得愛戴。欠壓愛戴的辦事進程與過流愛戴的辦事進程雷同。

      機電換相節制圭臬砑有2種安排法子,機電轉速不高和機電轉速較高。當機電轉速不高時,換相周期較長,PWM周期遠高于機電換相周期,如許可正在每個PWM周期對霍爾旌旗燈號輸進實行盤問,占定是不是須要換相,并設定一個計數器紀錄兩次換相功夫的PWM周期數用于準備轉速。當機電轉速較高時,兩次換相功夫相隔PWM周期數不眾,盤問換相的法子會致使換相不實時且影響轉速準備精度,需經由過程停滯的法子實行換相,正在須要速率治療時直接經由過程停滯接口函數讀取速率值。正在運用圭臬中加進停滯反映事務新聞反映函數,若停滯爆,則進進停滯子圭臬并樹立響應障礙參數。節制編制主圭臬流程圖如圖7所示。

      無刷直流電念頭用職位傳感器和電子換相器代替了電刷和刻板換向器,有用消浸了噪音,避免了火花的發生,降低了節制編制靠得住性。本安排對全體字雙閉環無刷直流電念頭的節制編制的軟、硬件都做了周詳先容,以ARM為主懲罰器使得統統編制的運轉作用更高、機能更褂訕。實行室摹擬成果證明,該編制具有較好的節制靠得住性、優越的動態機能及編制褂訕性。因驅動電機存在安全隱患 寶馬宣布召回45輛i3車型!基于ARM的全數字雙閉環無刷直流電動機控制系統設計

    此文關鍵字:無刷直流電機控制
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