低速永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的的研究

1、......低速永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究低速永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究孫佃升1夏需強(qiáng)2（1.濱州學(xué)院自動(dòng)化系，濱州256603；2.中國天然氣管道局設(shè)計(jì)公司東北分公司，沈陽110031）摘要：要：本文敘述了低速永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上給出了控制低速永磁無刷直流電機(jī)運(yùn)行的程序總框圖。實(shí)驗(yàn)表明，此系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的運(yùn)行控制。關(guān)鍵詞：低速關(guān)鍵詞：低速無刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)Stu

2、dyonControlSystemofLowSpeedBLDCMSUNDiansheng1XIAXuqiang2(DepartmentofAutomatizationBinzhouUniversityBinzhou256603China；NtheastSubsidiaryDesignCompanyofChinaPetroleumPipelionBureauShenyang110031China)ABSTRACT:Thispaperint

3、roducedthehardwaresoftwaredesignofthelowspeedBLDCMcontrolsystem.InthisfoundationthepaperalsodesigntheproceduretotaldiagramofthesoftwarewhichcontroltheBLDCM.Theexperimentsshowthatthecontrolsystemhasanexcellentcapabilityto

4、controltheBLDCM..KEYWDS：lowspeed；BLDCM；controlsystem1引言引言目前，桿驅(qū)螺桿泵式抽油機(jī)在油田生產(chǎn)中應(yīng)用普遍。螺桿泵式抽油機(jī)要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力矩大、轉(zhuǎn)速慢、運(yùn)行平穩(wěn)。采用異步電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)螺桿泵，往往存在效率低下、噪音、振動(dòng)等問題。無刷直流電機(jī)具有效率高、轉(zhuǎn)矩大、低速運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)適合用做螺桿泵式抽油的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而且，專門制造的低速無刷直流電機(jī)可實(shí)現(xiàn)對螺桿泵式抽油機(jī)的直接驅(qū)

5、動(dòng)，即簡化了系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，又避免了使用減速器帶來的一系列問題。另外，由于無刷直流電機(jī)運(yùn)行中需要檢測的狀態(tài)量較多，控制較為復(fù)雜，采用單片機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制已經(jīng)明顯力不從心。近年來，國外許多公司紛紛推出高性能的數(shù)字信號處理器（DSP），比如TI公司的TMS320C24以及Motola公司的DSP56F8xx系列，用來控制無刷直流電機(jī)的運(yùn)行非常方便。采用數(shù)字信號處理器的電機(jī)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快，精度高，正處在普遍開發(fā)和應(yīng)

6、用中。......圖3為控制單元各模塊承擔(dān)的功能示意圖。轉(zhuǎn)速給定相電流信號PC機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號AD鍵盤接口開機(jī)關(guān)機(jī)正轉(zhuǎn)顯示電路DecoderSCIPWMGPIOSPI邏輯綜合IGBT驅(qū)動(dòng)接口開關(guān)信號指示燈GPIO制動(dòng)封鎖信號DSP56F803反轉(zhuǎn)加速減速故障中斷圖3控制電路原理框圖鍵盤接口負(fù)責(zé)接收控制指令，產(chǎn)生鍵盤中斷來產(chǎn)生或改變電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。AD轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)檢測相電流、轉(zhuǎn)速給定、相電壓等信號。電機(jī)的位置檢測采用電機(jī)內(nèi)置的霍爾位置傳感器

7、，輸出3路位置信號（矩形波）。根據(jù)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置信號決定IGBT的導(dǎo)通次序，輸出IGBT的開關(guān)信號。同時(shí)，將檢測到的轉(zhuǎn)速和相電流信號輸入DSP根據(jù)控制算法決定PWM信號的占空比。PWM信號的占空比決定電機(jī)的速度控制，它和IGBT的開關(guān)信號、故障中斷產(chǎn)生的封鎖信號一起作為邏輯綜合電路的輸入。邏輯綜合電路的輸出作為IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號。其他功能的硬件電路比如電壓和電流采集等電路的設(shè)計(jì)較為常見，不再贅述。3電動(dòng)運(yùn)行原理電動(dòng)運(yùn)行原理電動(dòng)

8、運(yùn)行時(shí)，相電流的導(dǎo)通方式采用120導(dǎo)通方式，即每個(gè)功率管導(dǎo)通時(shí)間均為120電角度。調(diào)速采用的PWM調(diào)制方式為半橋調(diào)制，也就是說，PWM只對導(dǎo)通周期內(nèi)一對元件中的一個(gè)起作用。功率管的開關(guān)狀態(tài)取決于位置傳感器提供的HALL信號。表1所示為測試得出的電機(jī)正向和反向電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，霍爾位置傳感器的HALL狀態(tài)與開通功率管的對應(yīng)關(guān)系：表1正轉(zhuǎn)時(shí)HALL狀態(tài)與開通功率管的對應(yīng)關(guān)系HALL狀態(tài)110100101001011010正向電動(dòng)時(shí)導(dǎo)通功率管12T