無位置傳感器無刷直流電機控制的簡易方法

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-12-31 15:19:49點擊率：

　　無刷直流電機具有體積小、重量輕、維護(hù)方便、高效節(jié)能、易于控制等一系列優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。傳統(tǒng)的無刷直流電機大多以霍爾元件或其它位置檢測元件作位置傳感器，但位置傳感器維修困難，且霍爾元件的溫度特性不好，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性變差。因此，無位置傳感器無刷直流電機成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景，但它的控制電路相當(dāng)復(fù)雜。M L4428控制芯片的出現(xiàn)，簡化了控制電路的設(shè)計，該芯片內(nèi)部含有反電勢檢測電路、起動換向邏輯電路和保護(hù)電路，使控制器芯片只需外接少量的阻容元件就可以實現(xiàn)對直流無刷電動機的控制。

　　2M L4428原理圖及功能實現(xiàn)M L4428電機控制器不用霍爾傳感器就可為Y形無刷直流電機(BLDC)提供起動和調(diào)速所需的各種功能。它采用28腳雙列表面SO IC封裝，它的內(nèi)部框圖如圖1所示使用鎖相環(huán)技術(shù)，從電機線圈檢測反電勢，確定換向次序采用專門的反電勢檢測技術(shù)，可實現(xiàn)三相無刷直流換向且不受噪聲及電機緩沖電路的影響采用了檢查轉(zhuǎn)子位置并準(zhǔn)確對電機加速的起動技術(shù)，確保起動時電機不會反轉(zhuǎn)并可縮短起動時間。

　　2. 1反電勢檢測信號的獲得無位置傳感器無刷直流電動機的控制與有位置傳感器無刷直流電機控制的根本區(qū)別就是利用反電勢的波形尋找換向點。當(dāng)永磁無刷直流電動機運轉(zhuǎn)時，各相繞組的反電動勢(EM F )與轉(zhuǎn)子位置密切相關(guān)。由于各相繞組是交替導(dǎo)通工作的，在某相不導(dǎo)通的時刻，其反電動勢波形的某些特殊點，可代替轉(zhuǎn)子位置傳感器的功能，得到所需要的信息。

　　由于對于單相反電動勢波形圖，反電動勢過零點延時30°處對應(yīng)繞組的換向信號，找出反電動勢過零點，即反電動勢檢測的任務(wù)[2 ].基于這一原理，在該芯片內(nèi)設(shè)計了一個獨特的反電勢檢測電路(見圖2)，由于有了中點模擬電路，不需從電機三相繞組中引出中線[1 ].其中多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)依次接入產(chǎn)生反電動勢的繞組，比較中點模擬器與多路轉(zhuǎn)換器的輸出，可以得出兩路輸出波形相似，幅度不同，的微電機2001年第34卷第1期(總第期)交叉點即反電動勢過零點。這兩路輸出通過右邊的比較器輸出為轉(zhuǎn)子當(dāng)前的相位信號，決定換向頻率(V CO )的增減，換向頻率與采樣反電勢相位比較，落后的換向使誤差放大器向環(huán)路濾波器充電，從而增大輸入。相反，提早換向?qū)瓠h(huán)路濾波器上電容放電，使VCO輸入減少。利用此鎖相環(huán)技術(shù)，獲得適當(dāng)?shù)膿Q向時刻。此外，從RC腳取出的信號是代表電動機速度的電壓信號，可用于閉環(huán)速度控制。速度的頻率信號可由監(jiān)視V CO的輸出來得到，它是鎖相環(huán)鎖定到電機準(zhǔn)確的換向頻率的信號。

　　2. 2起動換向技術(shù)換向是由反電勢信號采樣檢出經(jīng)鎖相環(huán)控制而完成的，在電機靜止及低速運行時，其反電勢為零或極低，無法檢測，因此必須由其它方法開環(huán)起動，到產(chǎn)生足夠大的反電勢方能進(jìn)入正常換向。

　　控制芯片提供了完滿的起動換向技術(shù)： M L 4428內(nèi)部有一個RUN比較器(見圖1)，腳電壓信號代表了電動機的速度信號，起動腳電壓低于0. 6V， RU N比較器輸出開啟起動邏輯電路，關(guān)閉換向邏輯電路， M L4428將發(fā)出6個取樣來測定轉(zhuǎn)子位置，并驅(qū)動相應(yīng)的線圈以產(chǎn)生所需轉(zhuǎn)動，這將導(dǎo)致電機加速直到RC腳電壓達(dá)到0. 6V，速度足夠高產(chǎn)生被檢測的反電勢，此時RUN比較器輸出關(guān)閉起動邏輯電路，允許鎖相環(huán)電路工作開始，進(jìn)入正常的換向邏輯工作狀態(tài)，經(jīng)檢測此時電機速度是電機大轉(zhuǎn)速的8.

　　2. 3閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)速系統(tǒng)是典型的直流電機PWM雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，如圖4所示，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出控制開關(guān)器件。這樣組成的雙閉環(huán)系統(tǒng)，在突加給定的過渡過程中表現(xiàn)為一個恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運行中又表現(xiàn)為無靜差調(diào)速系統(tǒng)，即發(fā)揮了轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器各自的作用，又避免了像單環(huán)系統(tǒng)那樣兩種反饋互相牽制的缺陷，從而獲得良好的靜、動態(tài)品質(zhì)。

　　2. 4內(nèi)部保護(hù)電路M L 4428內(nèi)部具有電流檢測和限流功能。外部功率元件M O SFET的源極電流流過R得到與無位置傳感器無刷直流電機控制的簡易方法雍愛霞孫佩石電動機繞組電流成正比例的電壓，經(jīng)環(huán)路濾波器(該濾波器能濾除觸發(fā)單穩(wěn)電路的噪聲尖峰電流，一般選樣在時間常數(shù)300ns以內(nèi))到電流比較器的正端引腳)，比較器的負(fù)端有鉗位電壓為0. 5V的二極管，因此可以限制電機定子電路的大峰值電流當(dāng)電流檢測電路的電壓高于比較器負(fù)端電壓時，單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)，關(guān)斷輸出M O SFET，電流下降，直至單穩(wěn)電流被復(fù)位。

　　M L4428正常電源供給為 12V，在電源低于時， 6個輸出驅(qū)動器將全部關(guān)斷。

　　3結(jié)語采用控制器芯片，簡化了無刷直流電動機的控制，它不僅具有良好的限流和保護(hù)功能，而且用M L 4428構(gòu)成的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能也將得到改善，采用該控制器芯片，解決了利用反電勢檢測實現(xiàn)換向及低速時開環(huán)起動這一難題，實驗證明，該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能齊全，提高了系統(tǒng)的可靠性。該方法對直流無刷電動機的廣泛應(yīng)用具有重要的實際意義。

　　[ 2 ]譚建成。電機控制專用集成電路[M ].機械工業(yè)出版?zhèn)鞲衅鳠o刷直流電動機的控制。

　　訊息喜泰無刷無槽永磁直流電動機通過鑒定試驗國家微電機質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對江西喜泰電機有限公司生產(chǎn)的88XW C　NN T無刷無槽永磁直流電動機進(jìn)行了鑒定試驗，所有項目全部合格。

　　XW C無刷無槽永磁直流電動機是江西喜泰電機有限公司與美國企業(yè)合資生產(chǎn)，引進(jìn)美國專利技術(shù)。采用定子無槽結(jié)構(gòu)，消除了齒槽效應(yīng)，減小了損耗，降低了電機的振動和噪聲。采用無刷結(jié)構(gòu)，提高了電機的可維護(hù)性及使用壽命。該電機參數(shù)如下：額定電壓90V，額定電流3. 39A，額定轉(zhuǎn)速2450r /m in，轉(zhuǎn)速可調(diào)，額定轉(zhuǎn)矩0. 974N. m，效率達(dá)82 ，目前喜泰電機有限公司已對無槽無刷電機形成了系列產(chǎn)品，機座號從50～130不等。

　　納米技術(shù)發(fā)展簡訊1974年，世界上開始使用納米技術(shù)一詞描述精密機械加工。

　　1982年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具――掃描隧道顯微鏡，向人們揭示原子、分子世界。

　　1989年，美國斯坦福大學(xué)搬動原子團，寫下斯坦福大學(xué)。

　　1990年，屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議在美國召開，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的誕生。

　　1991年，碳納米管被發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，成為納米技術(shù)研究的熱點。

　　1997年，美國科學(xué)家成功地用單電子移動單電子，利用這種技術(shù)可以把現(xiàn)在的計算機速度和存貯量提高成千上萬倍。

　　1999年，巴西和美國科學(xué)家在進(jìn)行納米碳管實驗時發(fā)明了世界上小的秤，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個病毒的重量。不久，德國科學(xué)家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。

　　1999年，納米技術(shù)逐步走向市場，估計全年納米產(chǎn)品的營業(yè)額達(dá)500億美元。

　　在我國，納米陶瓷已經(jīng)面世，納米陶瓷的燒結(jié)溫度比常規(guī)陶瓷降低了400℃。

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