直流無刷電機

1、基于基于STM32STM32的永磁直流無刷電機控制的永磁直流無刷電機控制 永磁直流無刷電機原理永磁直流無刷電機原理 STM32STM32微控制器簡介微控制器簡介 控制系統(tǒng)方案控制系統(tǒng)方案 硬件設計硬件設計 軟件設計軟件設計永磁直流無刷電機永磁直流無刷電機 無刷直流電機是隨著電力電子技術、功無刷直流電機是隨著電力電子技術、功率器件技術以及高性能永磁新材料制造技術率器件技術以及高性能永磁新材料制造技術的發(fā)展在有刷直流電機的基礎上發(fā)展起來的的發(fā)展在有刷直流電機的基礎上發(fā)展起來的一種新型調速電機。一種新型調速電機。 有刷直流電機具有機械特性好、調速范有刷直流電機具有機械特性好、調速范圍寬、圍寬、 起動

2、轉矩大、過載能力強等一系列起動轉矩大、過載能力強等一系列優(yōu)良特性，但有刷直流電機由于電刷和換向優(yōu)良特性，但有刷直流電機由于電刷和換向器的存在，使得有刷直流電機的發(fā)展也因此器的存在，使得有刷直流電機的發(fā)展也因此受到了一定阻礙。直流無刷電機不僅保留了受到了一定阻礙。直流無刷電機不僅保留了有刷直流電機的優(yōu)良性能，而且消除了有刷有刷直流電機的優(yōu)良性能，而且消除了有刷直流電機運行過程中所產生的電火花和噪聲，直流電機運行過程中所產生的電火花和噪聲，使得無刷直流電機結構簡單、維護方便、運使得無刷直流電機結構簡單、維護方便、運行可靠。行可靠。直流無刷電機與直流電機的比較直流無刷電機與直流電機的比較 無刷直流電

3、機的轉子由一定極對數的永磁體，定子由多相電樞繞組組成，這與有刷直流電機定子是永磁體，轉子是電樞繞組的結構剛好相反。 無刷直流電機沒有了有刷直流電機中用于機械換向的電刷和換向器，取而代之用于完成電機無接觸換向功能的器件就是位置傳感器。 無刷直流電機組成框圖無刷直流電機組成框圖直流無刷電機工作原理直流無刷電機工作原理 電子換相開關：通過控制電子換相開關電路中不同開關管的導通與關斷 位置傳感器：檢測轉子在運動過程中相對于定子繞組的位置，把永磁體轉子的位置信號轉換為電信號 二二導通運行意味著在整個360電角度的單個周期內任一工作點逆變器的6個功率管中每一磁狀態(tài)下都是2個導通，任一開關管均導通120電角

4、度時長，每隔1/6周期換相一次，每次換相一個功率管，這也稱120導通型。開關型霍爾傳感器霍爾傳感器開關型霍爾傳感器霍爾傳感器 當在一厚度為d的長方形半導體內通入如圖所示方向的電流I和磁感應強度為B的磁場時，在與B和I組成的平面相垂直的方向上會產生一個感應電動勢E，即霍爾電動勢。STM32STM32微控制器微控制器 STM32系列芯片基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的Cortex -M3內核，該內核采用ARM -V7構架，不僅支持 Thumb -2指令集，而且擁有很多新特性，與其他ARM系列芯片相比， Cortex -M3擁有更強勁的性能、更高的代碼密度、支持位帶操作、可嵌

5、套中斷、低成本、低功耗等眾多優(yōu)勢。 STM 32內部集成了高級定時器、編碼器接口電路、高速AD等豐富的電機控制接口，為電機控制系統(tǒng)的實現提供了極大的方便，可作為實現電機控制的理想平臺。 高級控制定時器(TIM1及TIM8)主要部分均由一個十六位寄存器（能自裝載）所組成的時基單元構成（包括計數器、預分頻器、自動裝載、重復次數等功能的寄存器)，其中數器計數時能夠獨自往上、獨自往下、也可獨自同時往上下兩頭來計?？刂葡到y(tǒng)方案控制系統(tǒng)方案 PID 控制 歷史悠久，是最早發(fā)展起來的線性控制策略之一，它具有結構簡單、使用方便、性能可靠等優(yōu)點。 矢量控制 以矢量變換為工具，在按轉子磁鏈定向的坐標系中，將轉子電

6、流矢量分解為兩個相互垂直的分量，其中一個分量相當于直流電動機的磁場電流稱為勵磁電流分量；另一個分量相當于電機的電樞電流稱為轉矩電流分量，對各自獨立的兩個電流分量分別進行控制就構成了轉矩瞬時值的矢量控制，從而獲得可以和直流電機調速系統(tǒng)相媲美的優(yōu)良動、靜態(tài)性。 繼矢量控制技術之后發(fā)展起來的一種新型調速技術，具有控制結構簡單，控制方法靈活，系統(tǒng)魯棒性強等優(yōu)點， 按定子磁鏈定向，它利用定子磁鏈定向空間矢量的概念，直接在定子坐標系下分析電機的數學模型，控制電機的磁鏈和轉矩，從而省去了矢量旋轉變換等復雜的坐標變換與計算，使系統(tǒng)的魯棒性得到大大提高。 直接轉矩控制技術直接轉矩控制技術 首先根據電壓空間矢量理

7、論把電機定子磁鏈劃分為六個扇區(qū)，再根據控制系統(tǒng)對轉矩控制的要求，設定電機電磁轉矩和定子磁鏈的容差；然后通過對電磁轉矩和定子磁鏈觀測值與給定值的誤差進行滯環(huán)比較控制，根據滯環(huán)比較的輸出值和定子磁鏈當前所在的扇區(qū)，選擇適當的開關狀態(tài)，直接控制逆變器輸出相應的電壓空間矢量，從而實現對電機轉矩的直接控制。 定子磁鏈的位置對電壓空間矢量進行分區(qū)，即所謂的扇區(qū) 定子磁鏈的觀測：是直接轉矩控制系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié)，實際應用中需要計算定子磁鏈以構成磁鏈自控制和對電機電磁轉矩的準確觀測 電磁轉矩觀測：用來估算電機當前時刻的電磁轉矩 直接轉矩控制就是通過對轉矩和定子磁鏈幅值的觀測值與直接轉矩控制就是通過對轉矩和定子磁鏈幅值的觀測值與給定值的誤差進行滯環(huán)比較控制，然后根據比較的輸出值給定值的誤差進行滯環(huán)比較控制，然后根據比較的輸出值和定子磁鏈當前所在的位置選擇電壓空間矢量實現對電機和定子磁鏈當前所在