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无传感器直流电动机驱动系统的设计和控制策略

by admin / 2020/03/13 / Published in 未分类

  本文分析了无刷直流电动机绕组的反电动势波形,并结合了三相全波六态工作模式下位置传感器的同步旁路,设计了无刷直流电动机控制系统。有基于MCS51微控制器的位置传感器。佳启动控制策略。过实验,该方案适用于高压电动机和启动和工作状态良好的低压电动机。统启动成功率不低于99%,启动和运行稳定,调速性能良好。
  机转子位置信息的检测是不带位置传感器的直流无刷电机控制的关键。有位置传感器的无刷直流电动机转子的位置信息的位置信息的检测方法很多。电动势过零方法是最常用的方法之一。
  种检测方法的优点是接线简单,成本低廉,但缺点是无法通过硬件克服:在电机旋转和转速之前无法检测到反电动势首字母很弱,只能由软件处理。运行期间的任何时间,电动机三相绕组中只有三相是导电的,并且绕组的每一相在前后方向上的电角度为120°时都是导电的。过测量三相绕组端子和中性点相对于直流母线的负(或正)端),当某个端点的电势等于中性点的电势时,此时,相绕组的反FEM越过零,并且必须在另一个30°电角度后切换进纸器,并相应地设计过零检测和偏移。位(或同步)电路获得全桥驱动6个电源设备的开关顺序。方法的第一个关键点是通过硬件实时获取后电动势的零交叉点,第二个关键点是通过软件估计30°电角的延迟。
  利后电动势交叉点“ 0”和开关点的示意图如图3所示。A表示从相绕组Lb流出并从相绕组La流出的电流; G3G4代表相Lb的上臂和相La的下臂。源开关已激活。零检测波形指示过零和EMF反馈切换点,其中Z是EMF反馈过零点,C是切换点。EMF的零交叉点和切换点以30°的电角度均匀间隔。La,Lb和Lc的三个相位(分别称为A,B和C相)的后电动势的零交叉点被独立分开。4中所示的EMF输出波形对应于图3中的Z1至Z6。交叉点,其中相A为Z2和Z5,相B为Z3和Z6,以及C相是Z1和Z4。图4中的三相EMF输出波形向右移动90°(30° 60°)的电角度,以获得图5所示的波形。6是具有六个状态的三相全波位置传感器的时序图,通过比较图5和图6并不难发现:图6中的HA,HB和HC波形与相同图5中B和C的波形。和A的波形对应于三个相反的电动势波形,它们的相位相差90°,并且可以相应地调整相序以驱动电动机直接作为无刷直流电动机的位置信息。PWM关闭时,等式(5),(6)和(7)中的Un近似等于0,并且可以将通过浮相获得的端子电压视为相反的EMF。PWM激活期间,公式(5),(6)和(7)中的Un大约等于主电压的一半。
  果相端子通过电容器的阻断从电压端子获得电压,则通过浮动相获得的端子电压为。以认为是相反的电动势。面的EMF过零检测电路如图7所示。

无传感器直流电动机驱动系统的设计和控制策略_no.54

  
  先,通过串联电阻降低端子电压,并降低较高的端子电压。容器用于滤波和相移。了在较低频率下获得非常接近90°电角度的相移,电容器C1至C6的电容必须尽可能大,但不能太大,通常为4.7至10 uF。该图中,根据R2,R3和R4重建了相移后的中值后电动势电压,并将相移后的相反EMF与该中值电压进行比较,以生成通过零后方对应的EMF,即电动机转子位置信息。将两个相邻相的恒定零相移端子电压发送到比较器之后,比较器将比较两相端子电压,这实际上是对经过零的线路电压的检测。零交叉点对应于电动机的开关点,因此来自比较器的开关信号与来自霍尔效应传感器的开关信号完全相同。

无传感器直流电动机驱动系统的设计和控制策略_no.171

  刷,无传感器的直流电动机连接到由图7所示电路构成的后电动势过零检测电路,信号传感器的信号波形为如图8和9所示,测试与每个输出端子和电动机转子相对应的)。该图中,通道2的波形是检测电路输出的波形反电动势过零,通道1的波形是霍尔传感器输出的波形,恒温阀芯图8所示的频率为122.942 Hz,即-假设电动机速度约为3690 rpm(测试电动机极对数为2);图9中所示的频率为404.525 Hz,即约12135 rpm的电动机速度测量值。此基础上,可以看出比较器发出的来自后方电动势的零电动势检测信号与霍尔传感器发出的信号大致一致。动常用的三级电动机,即“转子定位”,“变频加速”和“状态切换”。二和第三阶段与电动机的特定特性,负载转矩,施加电压,加速度曲线等紧密相关。对地,如果方法不正确,则很容易使发动机熄火而不启动。电动机从另一台变频变速同步电动机的状态变为无刷直流电动机的状态时,需要反复试验,其软件和硬件都是可靠的。解决方案使用改进的“三阶段”启动,即“转子预定位”和“恒速运行及状态切换”。里,“状态切换”是指从先前的2.5级的开环操作到几乎闭环操作的过渡。“转子预置”方法包括根据电动机负载所需的启动转矩来调整相应的PWM占空比,重复2至3次以短暂地接通和断开驱动电动机的特定状态,并记住该状态(因为下一步是将其用作起点并从1切换到6进行加速。频率转换的加速”基于先前为延迟切换计算的数据表下一步的关键是计算数据表并选择占空比,选择策略如下:定义发动机负载所需的启动转矩,将占空比不断减小。然后根据发动机参数计算占空比下的正常速度N,将上限稍高一些以150 rpm或200 rpm的速度开始初始值为30〜50 rpm的加速度,20 ms的速度控制间隔并计算切换延迟时间为每种速度创建一个数据表。“变频加速度”接近速度N时,如果收集的反电动势过零检测信号连续符合当前状态的位置信息,并且其“定律” “变化”是根据霍尔传感器发出的信号的“变化规律”,这与在短时间内以当前速度“以恒定速度运行”一致,并连续收集通过检测信号到后电动势为零,然后根据采集到的后电动势过零的检测信号切换电动机的运行状态,然后开始进入“准闭环”运行状态。方案应使用300V / 300W高压电动机和24V / 60W低压电动机,它们具有良好的启动和运行条件,稳定的启动和较高的启动成功率(间歇启动测试约为200次,超过99%的成功)。态稳定,无失步,调速性能好。点是双重的:一方面,从实验测量得知,在切换时,后电动势的过零检测信号的波形中会出现低电平故障。一方面,执行多次校对比较以消除问题的方法;另一方面,“加速频率转换”过程中使用的数据表不能通用。于具有不同参数的电动机,必须重新计算不同的起动转矩。决方案的含义是在软件中输入电动机参数和启动转矩,然后软件会自动计算所需的数据。
  本文转载自
  恒温阀芯 https://www.wisdom-thermostats.com

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