无刷直流

fun88乐天堂官网基于PIC16F877A的永磁无刷直流电机

点击次数:更新时间:2017-11-28 21:55【打印】

  永磁无刷曲流电动机操纵电取磁之问的关系,正在电动机转子上拆有永磁材料,定子上环绕纠缠三相线圈,线圈通电时发生电,电和永磁体之间彼此感化使电机扭转,随之转子的扭转三相绕组线圈换相,为电动机扭转供给持续转矩。永磁体采纳径向充磁的瓦形稀土永磁体。电动机定子三相绕组采用星型毗连体例,处置器检测转子的,定子按照微处置器发送的信号进行换相,电机持续扭转。

  将设想好的系统取电机联机尝试,电机的额定功率为900 W,额定电压为150 V,额定负载为4.31 Nm。通过示波器TDS1012察看发觉现实运转形态下的霍尔反馈信号和理论阐发成果完全分歧,节制器的三霍尔信号为空间上相差1200电角度的矩形波。尝试过程别离丈量负载转矩为0Nm、2.2 Nm和4.4 Nm时电机电流,如图9所示。从图可知:电机的电流曲线近似于正玄波,本文所设想的节制系统可以或许正在分歧负载环境下驱动无刷曲流电动灵活做,系统靠得住性强、fun88乐天堂官网基于PIC16F不变机能好。

  正在电磁转矩上无刷曲流电机和通俗曲流电机类似,电磁转矩和磁通、电流幅值成反比变化,即:

  软件法式是系统的魂灵,本文所设想的节制系统软件法式由系统从法式、中缀办事子法式、速度检测子法式和毛病子法式构成。从法式中设定了系统的中缀信号由PIC单片机的事务办理器T2按时器的周期中缀来触发,当T2周期婚配时,挪用中缀办事子法式,通过速度检测子法式将检丈量做为反馈值取设定的速度值比力,调理PWM的占空比,实现电机速度的调理。毛病子法式检测系统的电压、电流和温度,取给定平安值进行比力,当发成毛病时,发犯错误警报并节制信号输出,实现对节制系统的从法式、中缀办事子法式和毛病子法式如图6~8所示。

  :跟着科技的成长,对无刷曲流电动机的机能提出更高的要求。本文正在研究无刷曲流电动机数学模子、导通体例的根本上,以单片机16F877A最小系统、转子检测电、IGBT驱动电和系统消息反馈电,并操纵MPLAB软件编译平台编写

  PIC单片机仿实器供给存储器和时钟,并能运转代码,即便没有取方针使用板相连。正在开辟和调试期间,ICE供给了最强大的能力来阐扬系统的所有功能,如许答应用户对使用便利地进行测试、调试和再编程。节制器硬件电设想完成当前,接下来是软件编制工做。正在软件设想过程中,一般起首按照现实环境理清法式的运转过程,正在连系硬件电的特点设想出软件的流程图。正在具体法式设想中,一般先把要用到的中缀进行定义和把变量定义到RAM中等,然后定义各个子函数,再编写各个子函数,最初进行调试。

  按照系统需求,设想IGBT隔离驱动电是功率驱动电的环节。VLA51701R是替代EXB841的快速型IGBT集成驱动芯片,整个电延迟时间不跨越1s,最高工做频次达40~50 kHz,只需外部一个20 V电源供电,内部可发生一个正驱动电压及反向截止电压,模块内部含有过流和毛病信号输出电。EXB841输入端15和14管脚有10 mA的电流流过时,内部光耦导通,3脚输出驱动电压使IGBT导通,驱动信号截止,光耦截止,3脚输出反向电压使IGBT截止。本文所设想的IGBT驱动电如图5所示。

  式中,U暗示三相绕组中的电压,r暗示每相绕组的电阻值,i暗示运转时每相绕组中的电流,L暗示每相运转电感,E暗示每相反电动势。有公式(1)可得运转时的无刷曲流电动机电压方程:

  电动机是将电能转换为机械能的常用安拆,按照工做道理将电动机分为曲流电动机和交换电动机。曲流电动机具有滑润不变的调速特征和优秀的启动机能,所以正在需要屡次启动和速度变化要求较高的场所如机床、风力发电机、轨道列车、和轧钢场等设备上有普遍使用。但保守曲流电机转子换相过程依托电刷和换向器间接的共同,换相过程会发生火花和电磁干扰,对四周电气设备的电磁兼容形成很大影响,同时,电刷属于易耗器件,需要按期查抄和改换,耗损大量人力资本和原材料的华侈。为领会决上述问题,良多专家、学者对无刷曲流电机开展大量研究工做。

  文中以PIC16F877A单片机为焦点设想了无刷曲流电动机节制系统,包罗PIC16F877A最小系统、转子检测电、IGBT驱动电和系统消息反馈电等,并编写节制系统软件流程。通过试验验证本文所设想的节制系统可以或许靠得住驱动无刷曲流电机靠得住运转。

  4)电动机定子电流为三相对称1 200(电角度)的矩形波,定子绕组为600相宽的集中整矩绕组。

  正在三相无刷曲流电机全控式节制系统中,绕组导通体例常见的有两两导通体例和三三导通体例。采用正在两两导通体例时,每个时辰都有分歧桥臂的两个功率器件导通,定义流人绕组的电流发生的力矩标的目的为正Ta,则流出(另一个绕组)电流发生的力矩标的目的为负Ta,则它们的合成力矩为3Ta,如图2(a)所示。

  按照电机内部电分布,将3个霍尔传感器安拆正在霍尔盘上,相邻两个之间的夹角为60。因为正在电机内部不易安拆霍尔盘及拆卸未便利,故将其安拆正在电机的外部,制做一个圆形磁钢模仿电机内部电分布,霍尔元件的空间分布和输出特征如图4所示。当节制系统工做时,霍尔元件按照磁钢的输出凹凸电平,从节制芯片按照凹凸电平信号判断电机转子,挪用内部法式输出准确的驱动信号,使电机起头动做。随之电机转角的变化,霍尔元件的输出也发生变化,从控芯片按照霍尔元件的凹凸电平来确定IGBT的导通畅序,使电机持续扭转。

  为了减小转矩发生纹波,永磁无刷曲流电动机的气隙磁密波形该当和供电电流的波形不异。正在抱负形态下,矩形波定子电流和不异波形的气隙磁通彼此感化,两者相连系发生恒定的电磁转矩。

  此中,Te为电动机的额定转矩,Pn为电动机的极对数;r为电动机的角速度;ia、ib、ic是A相、B相、C相相电流;ea、eb、ec为A相、B相、C相每相的反电势。无刷曲流电动机(忽略动弹时的粘畅系数)的方程可写为:

  基于PIC16F877A的无刷曲流电机节制系统硬件框图如图3所示,节制系统分为单片机最小系统、节制电和节制对象三部门,此中单片机最小系统是指以PIC16F877A为焦点包罗电源模块、晶振\复位模块和外部扩展模块,节制电包罗光耦隔离电、驱动\逆变电、电流检测电、转子检测和驱动电,节制对象为永磁无刷曲流电动机。877A的永磁无刷直流电机的控制器设计PIC单片机最小系统为单片机供给工做所需的电源、时钟信号、复位信号、和存储器扩展。节制电节制电动机绕组正在合适的换相、驱动电动机持续运转,同时检测系统参数,系统靠得住不变运转。

  无刷曲流电动机做为机电一体化的典型产物,具有保守曲流电动机的调速特征好、运转不变,又具有交换电动机布局简单、便于的长处,所以正在部门范畴获得初步使用。稀土材料的成长使得无刷曲流电动机获得进一步的成长,但采用稀土材料制成的无刷曲流电动机成本过高,仅使用正在航空、航天和军用等高科技范畴。20世纪80年代钕铁硼永磁材料呈现后,大大降低了无刷曲流电动机的成本,为无刷曲流电动机其正在平易近用范畴的使用供给可能,从几十瓦至上百瓦的无刷曲流电动机正在汽车、机床、仪器仪表和石化化工等等平易近用范畴初显身手。

  从的阐发能够看出,对于三相Y接高压断器无刷曲流电机,为了获得较大的输出力矩,从回通电体例采用两两导通体例更适合。

  三相半控和三相全控是无刷曲流电机节制系统从回节制体例的根基类型,无刷曲流电机示企图如图1所示。三相半控电采用3个功率器件节制绕组的导通体例,每个绕组由一个功率开关节制,一个周期只要1/3时间导通,别的2/3时间欠亨电,绕组没有获得充实的操纵。三相全控电采用6个功率器件节制绕组的导通体例,统一时辰至多有两相绕组导通,绕组获得充实操纵,所以我们采用三相全控式电。

  随之电力电子手艺和现代节制理论的快速成长,使得电动机手艺获得逾越性的变化,电机制做工艺和节制理论不竭成熟,关于无刷曲流电动机节制手艺研究是当今高校和科研单元研究的热点。本文正在对无刷曲流电机数学模子、运转过程和从回导通体例研究的根本上,基于PIC16F877A设想了无刷曲流电机节制系统,次要包罗PIC16F877A最小系统、转子检测电、IGBT驱动电和系统消息反馈电,并操纵MPLAB软件编译平台编写节制系统软件法式。

  此中,Te为额定转矩,TL为负载转矩,J为电机转轴上的动弹惯量的总和。为机械角速度。

  采用正在三三导通体例时,每个时辰都有分歧桥臂的3个功率器件导通,相邻两次换相的电角度为600,功率器件导通的电角度为1 800。若是认定流入绕组的电流发生的力矩标的目的为正Ta,则流出(另一个绕组)电流发生的力矩标的目的为负Ta,则它们的合成力矩为1.5Ta,如图2(b)所示。

  1)电动机定子三相绕相之间完全对称,气隙为方波,定子电流和转子分布的为对称方波。

  霍尔传感器的工做道理是半导体器件的霍尔效应,是无刷曲流电机换相节制中使用较多的传感器。按照霍尔元件的特征分歧分为线性霍尔元件和开关型霍尔元件,线性霍尔元件输出时一个和成反比的持续信号,常用于持续量如位移等的丈量,开关型霍尔元件的输出时一个按照强弱而变化的凹凸电平信号,常用做无刷曲流电机的传感器。按照节制系统及时性要求及安拆便利,本节制器采用锁存型霍尔元件做为电机转子传感器。