崔成吉　狄艷軍

摘要:介紹了一種由稀土永磁方波同步電動機(jī)、IGBT逆變器及雙閉環(huán)控制電路構(gòu)成的新型無刷直流電動機(jī)系統(tǒng),該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩脈動小、調(diào)速精度高、響應(yīng)快及調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該電動機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)良勝能。

關(guān)鍵詞:調(diào)速系統(tǒng);逆變器;無刷直流電動機(jī); 雙閉環(huán)控制

中圖分類號:TM33文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0142-01

永磁無刷直流電動機(jī)在機(jī)械和電力系統(tǒng)方面是一種很引人注目的電動機(jī)。在普遍的無刷直流電動機(jī)的計(jì)劃里,時(shí)間和空間的分布是按照磁力線的密度來考慮的,但是驅(qū)動環(huán)節(jié)的曲線是相差120度的。巨大而細(xì)微的轉(zhuǎn)矩是度量無刷電動機(jī)效率和低速執(zhí)行的重要準(zhǔn)則,它的直接效果就是在大轉(zhuǎn)矩和細(xì)微轉(zhuǎn)矩之間造成一種干擾。

方波電動機(jī)來自于它的方波控制,主要在它的方波時(shí)空的磁通干擾中產(chǎn)生控制指令。因此方波永磁電動機(jī)有很讓人羨慕的前景,特別在機(jī)器人和商業(yè)服務(wù)中得到廣泛重視。這都是在方波永磁電動機(jī)產(chǎn)生的時(shí)候所不曾想過的。

1方波永磁電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

方波永磁電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由三個部分組成:轉(zhuǎn)換器,邏輯控制環(huán)節(jié)(包括速度調(diào)節(jié)器,時(shí)間調(diào)節(jié)器,和能量邏輯轉(zhuǎn)換控制單元),詳述如下:

1.1方波永磁電動機(jī)

帶有雙結(jié)構(gòu)方波永磁電動機(jī)是由六個小結(jié)構(gòu)組成的。電機(jī)額定電流和機(jī)械數(shù)據(jù)是:200v額定電壓 ,18A的額定電流,3.0k的額定功率,1500轉(zhuǎn)每秒的額定轉(zhuǎn)速,0.0388kg/cm2。

1.2IGBT 變換器

一個變換器對頻率/電壓的三個階段的組成適應(yīng)IGBT 變換器的選擇是非常重要的,其結(jié)果是他們中和了各種高介的性能。變換器被六個IGBT支配著,沒個包括60A的IGBT和一個反饋信號。

1.3能量轉(zhuǎn)換控制邏輯

位置反饋信號被用于同時(shí)發(fā)生的相位變化的檢測。為了這樣做,三個位置反饋信號,來源于PT,他們是在PSP環(huán)節(jié)被加工的,他們也受六個控制邏輯信號的控制來開/關(guān)IGBT、在IGBT變換器里。在BLDCM的控制分布里有兩個IGBT工作在PWM的模式里,并且兩個IGBT應(yīng)該依靠于這樣的邏輯控制信號。雖然直流能量的頻率被變換器的供給,依據(jù)這樣的關(guān)系為IGBT提供信號的PWM信號是來源于三角波和觸發(fā)控制信號Ui越大,U也就越大,所以BLDCM的速度也就越大。

1.4電流控制

當(dāng)前的環(huán)節(jié)可以在執(zhí)行器中得到很好的應(yīng)用。一般的來說直流驅(qū)動系統(tǒng)需要最后的兩個環(huán)節(jié),所以當(dāng)前的控制結(jié)構(gòu)更多的應(yīng)用并且完成于交流驅(qū)動中以便于簡單的控制結(jié)構(gòu)。如果BLDCM工作于聯(lián)合單元里,僅僅的兩個階段就可以分析出在任何情況下的環(huán)節(jié)。其中的一個階段已經(jīng)到交流系統(tǒng)的連接,輸入和輸出就是開/關(guān)的決定的展示,IGBT的T1,T2和T3在變換器里。在 BLDCM 中, 恒定轉(zhuǎn)矩主要是由基波磁鏈和基波電流相互作用后產(chǎn)生的, 更高次的同次諧波間產(chǎn)生的恒定轉(zhuǎn)矩可以忽略不計(jì), 不同次諧波磁鏈和電流間不產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩。但在實(shí)際電機(jī)中, 輸入定子繞組的電流不可能是矩形波, 因?yàn)殡妱訖C(jī)的電感限制了電流的變化率。反電動勢與理想波形的偏差越大, 引起的轉(zhuǎn)矩脈動越大。

1.5速度控制

速度控制的動力系統(tǒng)是由SR,PEE, SSP 和其他環(huán)節(jié)組成的。PEE,來自于每秒5000的旋轉(zhuǎn),它被用于速度的檢測。變結(jié)構(gòu)控制由于具有響應(yīng)速度快、對控制對象參數(shù)變化及外部擾動不靈敏、物理實(shí)現(xiàn)簡單等優(yōu)點(diǎn),BLDCM 位置伺服方式下的運(yùn)行大都采用變結(jié)構(gòu)控制。變結(jié)構(gòu)控制的開關(guān)模式即可由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)導(dǎo)出, 也可根據(jù)系統(tǒng)的最大速度、最大加速度等系統(tǒng)參數(shù)來設(shè)計(jì), 都會使系統(tǒng)的位置控制達(dá)到較好的效果。吳忠等分析了BLDCM交流伺服系統(tǒng)的開環(huán)模型, 利用時(shí)間最優(yōu)控制的思想, 設(shè)計(jì)了變結(jié)構(gòu)控制器, 并給出了開關(guān)模式。他們把其理論應(yīng)用于由IGBT-PWM逆變器、115ST-CMG02A 型無刷直流伺服電機(jī)、80C196KB單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制器以及接口電路組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng), 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在3600°給定下, 系統(tǒng)的定位精度較高。

2結(jié)論

此篇論文描述了操作原理和一種新型高等操作的方波永磁無刷電動機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),主要結(jié)論如下:①永磁方波無刷直流電動機(jī)應(yīng)用在小轉(zhuǎn)矩和高速操作時(shí)是種良好的選擇。②永磁方波無刷直流電動機(jī)的控制方案類似于交流電動機(jī)的情況。

參考文獻(xiàn):

[1] 尤釋.無刷直流電動機(jī)的控制[J].雷達(dá)與對抗,1989,(3).

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