增压风机用高速无刷直流电机控制系统设计

《增压风机用高速无刷直流电机控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表》2014年第1期（总第171期）增压风机用高速无刷直流电机控制系统设计*刘二林1，姜香菊21（兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州，730070）2（兰州交通大学自动化学院甘肃兰州，730070）摘要：根据增压用无刷直流电机的具体需求，设计了一套无刷直流电机H桥驱动电路；建立了无刷直流电机的数学模型，分析了变积分PID的优点；在Matlab环境下，设计了实际系统的变积分PID控制器；最后，将系统的运行数据上传至上位机，并对实际运行情况进行了分析。分析表明，控制系统设计较合理，并具有一定的参考价值。关

2、键词：增压风机;无刷直流;H桥驱动电路;变速积分PIDAbstract：ABLDCmotorHbridgedrivercircuitisdesignedaccordingtothedemandofboosterfan.ThemathematicmodelofBLDCmotorisestablished,andtheadvantageofvariableintegralPIDisanalyzedanddesignedbasedonMatlabinthispaper.Atlast,theoperationdataisuploadedtothehostco

3、mputerandanalyzed.Theanalysisshowsthatthedesigncontrolsystemisreason-able,andhasacertainreferencevalueforBLDCmotordesign.Keywords:Boosterfan;BLDC;Hbridgedrivercircuit;VariableIntegralPID中图分类号：TP27文献标识码：B文章编号：1001-9227（2014）01-0037-030引言器信号导通和断开，从而产生相应的磁场。而启动力矩则依靠无刷直流电机具有静音效果好、效

4、率高等优点，尤其是其电机极靴的不对称性获得。无机械换相之电刷，使其又具备了无碳粉污染、无火花及寿命N1极靴1P较长的特点。所以，无刷直流电机越来越多的被广泛重视。文A2X2AB献[1]提出了三种新的Anti-windup设计方法，并在FPGA中实现，进而对一台感应电动机进行控制，控制效果良好。文献[2]A1X1UdSS利用Anti-windup电流调节器对表贴式PMSM进行弱磁控制，极靴2cBG1BG2该控制策略无需额外硬件，软件实现简单。文献[3]则提出了直极靴4D1D2极靴3N流调速系统Anti-windupPI控制器的设计方法。文献[4]论述N

5、了无刷直流电机的工作原理、驱动方式、应用场合等。（a）电机本体绕线方式（b）电机控制电路在30W至50W功率范围内的小型增压风机中，大多采用图1两相无刷直流电机基本工作原理图无刷直流电机，在保持小体积的情况下，不断提高电机的效率，增加转速，提高风量和风压是增压风机要解决的问题。文文中所设计控制器采用全桥驱动，接线时将电机本体的两中，根据小功率增压轴流风机及离心风机特点，利用功率驱动个线圈的A相与B相反向并联，使通电时相邻极靴产生相反磁管，逻辑门电路等元件，设计了一款新型两相无刷直流电机驱场。全桥功率逆变桥如图2所示，其特点是绕组采用1个H动电路。该驱

6、动电路能很好的与单片机PWM信号结合以调节桥独立控制，可灵活改变绕组电流的大小和方向，易于实现电速度，也可以通过阻容电路调节速度；同时，该电路有速度检机的四象限控制。同时，为防止同相上、下桥功率器件同时导通而造成直通短路现象[5]，还对信号进行了互锁控制。测端口和电流检测端口，能方便与智能芯片连接；该电路大大提高了电机效率，增加了转速。图2所设计驱动电路中共有五根线。其分别是Vcc、G、速度检测线、PWM输入线、电流检测线。电路中所有与门、非1无刷直流电机结构及驱动电路门均为有源器件，VCC是额定电压为12V（允许正负20%变在两相无刷直流电机控制过

7、程中，大多采用半桥控制。例化），最大允许电流为4A的电源。如德国PAPSTMULTIFAN系列风机为例，其为三线风机，该三线分别为电源正、电源地以及转速检测信号线。这种控制模式电机线圈效率较低。其具体工作原理如图1所示。电机的两个线圈依靠两个达林顿管控制，分别根据检测到的霍尔传感收稿日期：2013-12-01*基金项目：甘肃省青年基金（2011GS04242）作者简介：刘二林(1977－),男,讲师,硕士,主要研究方向为自动化装置及其检测技术。37学兔兔www.xuetutu.com增压风机用高速无刷直流电机控制系统设计刘二林，等Vccu+1i1ωL

8、's+r'ktJs+P-霍尔传感器A3315VccKeMBLDC图3无刷直流电机框图Vcc在控制系统设计中，