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1、第13卷第1期扬州大学学报(自然科学版)Vol.13No.12010年2月JournalofYangzhouUniversity(NaturalScienceEdition)Feb.2010电动公交车车用无刷直流电机控制器的设计3钱学武,马明星,刘永智(扬州大学机械工程学院,江苏扬州225009)摘要:应用MC33035、MC33039、IGBT专用驱动模块2ED300C172S、IGBT功率模块FF450R12IE4以及带有CAN(controllersareanetwork)接口的PIC18F458单片机构成360V无刷直流电机闭环调速控制与通信系统,该电机控制器能够实现
2、对120kW无刷直流电机的闭环控制,具有过电流、欠压、过热等保护功能.另外,还提出了CAN总线通信方案.关键词:电动公交车;闭环调速;无刷直流电机;控制器中图分类号:U463123417文献标志码:A文章编号:1007824X(2010)01006605近年来,随着石油能源的日趋紧张,国家对电动公交车的研制越来越重视,研发的投入逐年增[1]大.在电动公交车开发过程中,电驱动系统设计性能的好坏对其使用性能影响很大.电动公交车车用驱动电机普遍以永磁无刷直流电机代替异步电机,因其具有控制电路较为简单、运行可靠、维护方[2]便等优点而被广泛应用.在国外,一些电动汽车制造商选用异步交流
3、电机作为驱动电机,但其控制算法复杂,电路设计难度较大,工作效率较低,因此国内电动汽车厂商较少使用异步电机作为汽车[324]的驱动电机.本文提出一种以MC33035为永磁无刷直流电机控制芯片,外接电子测速器MC33039,实现对电机准确的速度闭环控制.该芯片保护功能完善,工作性能稳定,控制功能强,能在强大辐射干扰下稳定工作,而且组成的控制系统所需外围电路简单,特别适用于工作环境恶劣,对控[5]制器体积、性价比要求较高的场合.1MC33035控制电路接口MC33035芯片附有转子温度补偿控制电路、位置信号译码电路、PWM(pulsewidthmodulation)调制放大器、欠压
4、保护、过流保护、过热保护等功能.在闭环控制系统中,转子位置传感器信号接MC33035的4,5,6引脚,由译码电路转换为6路驱动输出,其中3路上侧驱动输出为1,2,24引脚,下侧驱动输出为19,20,21引脚.电动机转向由3脚逻辑电平确定,电机的启停由7脚逻辑电平确定,电机制动操作由23脚逻辑电平实现,传感器相位差的选择由22脚确定.MC33035控制电路接口如图1所示.2MC33039的特点及其电路接口MC33039是专门为无刷直流电机实现闭环速度控制而开发的一种高性能控制芯片.利用[6]MC33039无需专门的磁性或光学转速计就能完成精确的速度控制.MC33039的主要特点
5、有:①可对每个输入变化进行数字检测,改善低速电机的工作性能;②可直接由MC33035参考电源供电,运行电压可低至515V;③与带滞后的TTL(transistor2transistorlogic)电平输入兼容;④内部旁路稳压器允许从非稳压的电源中获得电源;⑤信号输出可作为测量电机转速信号;⑥带倒相器输出,收稿日期:20090412基金项目:江苏省汽车工程重点实验室开放基金资助项目(QC200703);扬州市2扬州大学科技合作项目(YZ2008088)3联系人,E2mail:mamingxing@yzu.edu.cn第1期钱学武等:电动公交车车用无刷直流电机控制器的设计67图1
6、MC33035控制电路接口Fig.1CircuitofMC33035interface可提供方便的60°/300°或120°/240°传感器相位转换.MC33039的1,2,3脚直接利用电机转子位置传感器的3个输出信号,经内部逻辑电路变换后生成与电机转速成正比的信号从5脚输出.MC33039的控制电路接口如图2所示.3IGBT驱动模块、功率模块的特点图2MC33039控制电路接口IGBT驱动模块采用的是德国优派克公司推Fig.2CircuitofMC33039interface出的一种新型IGBT驱动器———2ED300C172S,其[7]具有独特的优点:①能够驱动1200～
7、1700VEupecIGBT器件;②带有IGBT的双驱动通道;③Vcesat监视各种故障并具有“软关断”功能;④内部变压器隔离,输入输出没有公共地;⑤单电源供电内部采用DC2DCSMPS;⑥尖峰电流输出抑制功能;⑦直接模式和半桥模式选择性“输出”的功能;⑧高RFI抗干扰.FF450R12IE4是德国优派克公司生产的大功率2单元IGBT模块,电压可达600V,电流达到450A,适用于大功率电机驱动场合.在实际应用中,考虑到电机运行过程中产生的尖峰电流,一般用高电压大容量电解电容与IGBT模块并联的连接方式
