无刷直流电机双模控制技术研究

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1、无刷直流电机双模控制技术研宄赵越（上海马陆日用友捷汽车电气有限公司上海市201801）文章首先对无刷直流电机及其保护和控制进行了概述，然后研究了无刷直流电机有位置传感器时的控制技术，最后研宄了无刷直流电机无位置传感器时的控制技术。关键词：无刷直流电机；双模控制技术1八■>«一、刖§无刷直流电机（BrushlessDCMotor，以下简称BLDCM）是随着电力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。以其启动转矩大、调速性能好、效率高、过载能力强、性能稳定、控制结构简单等优点，同时还保留了普通直流电机优良的机械特性，广泛应用于

2、伺服控制、数控机床、机器人以及汽车零部件等领域［1］。二、无刷直流电机保护和控制概述为了使无刷直流电机能够长期稳定运行，采用加保护电路的方法使其正常工作，保护电路主要由欠压保护、过流保护、短路保护等组成，在软件里设置电压、电流的阈值，直接对电压、电流进行检测并产生相应的保护，以免对电路和电机造成损害，能够在异常情况下及时对电机做出保护动作。随着BLDCM应用领域的不断扩大，对控制系统的设计提出了更高的要求。为此，建立BLDCM控制系统的可视化仿真模型，可以有效减少控制系统的设计时间，同时充分利用软件仿真的优越性，加入不同的扰动以及变化的参数

3、，以便考察系统在不同控制条件下的动、静态特性。在分析了BLDCM数学模型的基础上，借助MATLAB的Simulink工具，建立了BLDCM控制系统的仿真模型，并利用该模型进行了控制系统的仿真试验，通过该仿真模型验证了数学模型的有效性及控制系统的合理性，加快了BLDCM控制系统的调试进程。三、无刷直流电机有位置传感器时的控制技术研宄1、三相直流无刷电机控制（-）三相无刷直流电机星形联结全桥驱动原理无刷直流电机是多相结构，由于绕组是断续通电，适当提高绕组通电利用率可使同吋通电绕组数增加、电阻下降、提高效率。从这点来看，三相比四相要好，四相比五相

4、要好。而i无刷直流电机输出转矩波动比普通直流电机人，电机相数越多，转矩波动越小，且全桥比半桥波动小。但相数越多，所需的开关管越多，控制成本越高。综合以上因素，在实际应用中，三相桥式驱动方式最为广泛。以三相无刷直流电机星形联结全桥驱动为例。开关管的排列顺序采用上桥臂1、3、5,下桥臂2、4、6的顺序。根据位置传感器传来的转子位置信号，按照一定的逻辑关系触发6个功率器件，使A、B、C三相绕组通电，即可实现电机的转动控制：如从VT1,VT4（AB通电）→VTl,VT6（AC通电）→VT3,VT6（BCifiO→VT3

5、,VT2（BAifiO→VT3,VT2（CAifiO→VT5,VT4（CB通电），如此循环，反过来即可实现反转。（二）三相直流无刷电机调速控制系统系统采用双闭环控制。给定转速与速度反馈的偏差量经过速度调节控制得出电流参考量，与电流反馈的偏差量经过电流调节形成控制量，通过调节PWM的占空比实现转速控制。2、系统硬件（一）前向通道设计采用TMS320LF2407A为系统控制器，以功率场效应管（MOSFET）作为功率变换元件，采用二二导通来控制功率场效应管（MOSFET）实现换相，采用PWM方式控制电机的转矩和转速。从TMS3

6、20LF2407A来的PWM控制信号连至驱动电路，驱动电路的输出再连至功率场效应管（MOSFET）的栅极。（二）反馈通道设计（1）电流检测电流检测采用分压电阻来进行。分流电阻安装在功率驱动桥的下端与功放板地线之间。分压电阻上的电压降放大到DSP的ADC模块转换范围进行模数转换后送入DSP，根据电流参考值与电流测量值的偏差量确定新的PWM周期的占空比。(2)换相位置检测为保证电机获得恒定的转矩，减小转矩波动，要检测磁极位置，掌握换相吋刻。磁极位置检测由三个霍尔效应传感器完成。霍尔传感器的输出端经过隔离电路直接连到TMS320LF2407AA的

7、捕获单元的输入。由于霍尔传感器输出三个脉宽为180度，相位差120度的信号，转子旋转360度可以测到6个上升、下降沿，CAP1、CAP2、CAP3的信号有6种组合，对应开关管的6种状态。根据换相控制字表即可实现开关管的正确切换。(3)速度检测电机转速可以根据霍尔传感器的输出信号换算。电机的转子每转一圈可以得到6个上升、下降沿(换相时刻)，即两个换相吋刻之间转子位置相差60度。假定换相间隔吋间为At，每转所用吋间为6×At，则转速为60/(6×At)r/mino3、控制系统软件设汁整个软件包括：主程序、定吋中断模块、捕

8、获中断模块、硬件保护中断模块。主程序完成芯片参数设定、电机参数给定、变量赋值等功能。初始化流程如下所zjo开始→寄存器、变量常量定义→寄存器变量赋值&rar