无刷直流电机闭环控制调速系统的设计

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
3)MC33035的振荡频率由RT和CT来 确定,本文选用PWM频率为24KHz,RT 和CT分别选择5.1 K和0.01 U,接入 MC33035的第8脚和第10脚。
4)设计利用MC33035芯片内部的一个 独立运放构成速度PI调节器,实现速度闭 环控制。速度输入信号由MC33035的11脚 输入,输入反馈信号由MC33039得到,本 文设计的放人器增益为lO。
所需的三相方波电流。同时MC33039接收 三相位置检测信号,经过F/V转换,得到 一个频率与电机转速成正比的脉冲信号, 经过滤波电路后形成转速反馈信号送给 MC33035,这样即可构成无刷直流电机的 转速闭环控制系统nI。其原理图见图l。
2.1核心控制单元MC33035 MC33035是荚国MOTOROLA公司研 制的高性能无刷直流电机的专用控制器, 它包含开环_三相或四相电机控制所需的全 部有效功能。MC33035内含一个转子位置 译码器,以及可对传感器温度进行补偿的 参考电平,同时还具有一个频率可编程的 锯齿波振荡器、一个完全可访问的误差放 大器、一个脉冲调制比较器、三个集电极开 路的顶端驱动器和_三个非常适用j:驱动大 功率MOSFET的大电流推挽式底部驱动器 12l,因而MC33035是一种功能齐全的电机 控制器。下面结合电路原理图分别介绍 MC33035的各个引脚功能。 1)MC33035的第3脚是正向/反向输 入信号,当其逻辑状态改变时,传感器信号 在译码器内将原来的逻辑状态改变成非, 再经译码后,得到反相序的换向输出,使电 机反向运转。 2)第4,5,6脚接收电机的i相位置检 测信号,MC33035经过内部的芯片译码电 路监测这三个输入信号,提供一个合适序
i下转第159页争妒毒
2无刷直流电机的速度闭环控制系
统的设计
由本文设计的无刷直流电机的速度闭 环控制系统,控制一台i相删极电机。 MC33035接收霍尔位置传感器送来的三相 位置检测信号,经芯片内部泽码电路并结 合正反转控制信号、启停控制信号、制动信 号,经过运算后,产生6路控制信号送到6 个功率开关器件,使其产生电机正常运行
大。其原因为:在较高温度下终轧或者在较 高温度下吐丝,将有利于发生更大程度的 动态回复与动态再结晶或者静态同复与静 态再结晶,使奥氏体的畸变程度减小,即奥 氏体向渗碳体/珠光体的相变驱动力减小, 由奥氏体向珠光体转变在较低的温度下发 生,从而使珠光体片层间距减小16.7】。同时 由图2可知,对珠光体片层间距影响最大的 是冷却速度,因此珠光体片层间距应主要 由冷却速度控制,同时为了减少网状碳化 物的析出,吐丝温度应控制在750"C左右。
参考文献(2条) 1.张珲 直流无刷电动机原理及应用 1996
2.杨国良 无刷直流电机控制系统中的专用控制芯片及其应用设计[期刊论文]-电子元器件应用 2007(02)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgkjxx200821086.aspx
2.0
热轧材{It扣强 度(Mpa) 748
避火M抗扣强:热轧村断裂
/受(MPa) {仲K率(呦
662
22
越火¨断裂
伸K率(呦
32
热轧村新桶 收缩;}(%)
56 9
退火劓断l晡 收缩率(%)
62.8
图3试验钢在不同吐丝温度下的SDd显微组织
钢分公司进行了控轧控冷工艺试验,轧制 规格为巾12mm的盘条。并对优化工艺的试 验钢进行显微组织及力学性能检测,结果 如表3所示。由表3可见,在优化控轧控冷 工艺条件下生产的产品的组织及力学性能 均满足GB/T18254—2002标准要求。
4结论
通过实验证明,本文所设计的基于 MC33035的无刷直流电机控制系统具有电 路简单,易于调试,价格经济,抗干扰性强, 可靠性高,稳定性好等优点。可满足无刷 直流电机一般应用场合的驱动要求。
爹考文献“8”鬻嬲燃、蛳…好’ 一
(1】杨国良.无刷直流电机控制系统中的专
用控制芯片及其应用设计[J】.电子元器件
应用.2007.2
【2]张琛.直流无刷电动机原理及应用[M】.
机械工业出版社.1996
。?
万方数据
无刷直流电机闭环控制调速系统的设计
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期):
马健, 黄文新 马健(南京航空航天大学;天津航空机电有限公司), 黄文新(南京航空航天大学)
中国科技信息 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 2008(21)
》∈键词 ‘磁‘:、、、:j?”≯夸≮≤慧j蕞o:李移≤毫潮
无刷直流电机;调速系统
1引言
构简单 无、 刷 运 直行 流可 电机 靠既 、具 维有 护交 方流 便伺 等服 优电点机,结又
具备直流伺服电机那样良好的调速特性, 现已广泛应用j:各种调速驱动场合。直流 无刷电机在原理上可看成是一种采用电子 功率开关换向的直流电机。这种电机的定 子绕组与交流电机的定子绕组是类似的。 转子上安装永磁励磁磁极,通过电机内部 安装的霍尔位置传感器检测其位置,并将 其转换成相位互差1 20。角的位置信号脉 冲,根据位置信号通过电子功率开关对各 相绕组交替通电,称为电子换向,进而在电 机内部形成一个步进式的旋转磁场,驱动 永磁转了.同步运行。产生电子功率开关控 制信号的途径有多种,出现了多种无刷直 流电机控制的专用芯片13I。随着专用控制 芯片和功率MOSFET的成本不断降低,使 得无刷直流电机的应用更为广泛和灵活。 本文主要介绍了由无刷直流电机的控制芯 片MC33035、MC33039电了.测速器和驱动 模块MPM3003组成的无刷直流电机的速度 闭环控制系统。
图2
1、2,3脚接受位置传感器三个信号, 经F/V变换成正比于电机转速的电压信 号,并将该信号反馈给控制器MC33035,即 可形成转速闭环控制。
3样机实验 本实验中,电机中用3个霍尔集成电路
作转子位置传感器。用MC33035的脚8参 考电压作为电源(6.24V)。霍尔集成电路 的输出信号送到MC33039和MC33035.实 验中采用的电机为三相|,q极的,所以电机 每转一圈,MC33039的引脚5应输出的脉 冲数是3X4=12个脉冲。按照电机最高转速 为5000r/min,相当于83r/s,这样每秒输 出脉冲数为83X12=996个脉冲,即频率约 为1000Hz,因此定时元件选用R为lM,C 为750pF。
5)MC33035的第1,2,24脚是三个集 电极开路的NPN晶体管,灌入电流能力 为50mA,耐压为40V,驱动上桥臂的功 率管。引脚19,20,21是推挽输出,电流 驱动能力为100mA,直接驱动下桥臂功率 管,底部驱动的电源来自引脚18,这种独 立于引脚17(VCC)的电源设计为设计者 在选择驱动电压时增加了灵活性。
2.3工艺优化及组织性能检测 根据热模拟试验冷却速度与组织关系 的分析结果以及工业试验终轧温度和吐丝 温度对组织的影响规律可知:800。C左右终 轧+750"C左右吐丝+合适的冷却速度可以 得到网状碳化物少的细片状珠光体组织。 因此结合现场设备的实际能力,在宝钢特
表3试验钢组织性能检验结果
}碳化物 l州状来自百度文库
列的上桥和下桥的输出信号。MC33035的 输入端4、5、6都设有-卜拉电阻,输入电平 与TTL电平兼容,门槛电压为2.2V。 MC33035适用于传感器相位差为60。、120 。、240。、300。四种情况的三相无刷电动 机。由于3个输入逻辑信号共有8种逻辑组 合,其中6种正常状态决定r电动机6个不 同位置状态,其余2种组合对应F位置传感 的不正常状态,即3个信号线开路或对地短 路状态,此时脚14将输出故障信号(低电 平)。
3结论
1)适当提高冷却速度,可得到细片状 的珠光体组织,但冷却速度必须控制在15 ℃/s以下,以免出现粗人的类珠光体组织。
2)分析了终轧温度对GCrl 5轴承钢网 状碳化物析出的影响规律,终轧温度为800 ℃时网状碳化物的析出量最少,终轧温度 为750"C时网状碳化物的析出量有所增加。
3)珠光体片层l’日J距随吐丝温度或终轧 温度的升高而减小,相对于冷却速度来说, 它们的影响是较小的。
图1 闭环速度控制系统的原理图
万方数据
137一
物仍有一部分以网状形式出现。因此,终轧 温度在800℃左右时为宜。
2。2珠光体片层间距影响因素分析 热模拟试验中以不同冷却速度冷却时 得到的试验钢珠光体SEM形貌如图2所示。 由图可见:当冷却速度小于15"C/s时,随 着冷却速度的增加,珠光体片层变薄。主要 原因是随着冷却速度的增加,奥氏体转变 为珠光体的温度逐渐降低,转变时的过冷 度不断增大,相变的速度非常快,碳原子不 能进行长程扩散,因而导致了珠光体片层 变瘴,当冷却速度等于15℃/s时,珠光体 片层变得肥厚松散,有些文献称之为类珠 光体组织,它是由奥氏体片和M23C6碳化 物片组成的一种片层相间的组织15I。 工业试验钢的珠光体SEM形貌如图3 所示。由图可以看出:a和b试验钢的珠光 体片较细小,c和d试验钢的珠光体片较粗
48—49.
f4】姜锡山.特殊钢金相图谱[M】.北京机 械工业出版社.2002:.54. 【5】丁华,刘雅政,张立芬.控冷工艺对 ER,70S-6钢相变和组织的影响[J】.轧钢.
萋…u一·上接第157页跫 、,p
耗制动。 2.2电子测速器MC33039 MC33039是专门为控制无刷直流电机
设计的速度闭环调控器。不需要专门的磁 性或光学测速器就可实现精确的速度调控, 在无刷直流电机的闭坏速度控制系统中很 多是和MC33035配合使用的。MC33039的
参考文献铡搿孵帮辩嬲嘲攀荆谬骥
【1】叶慧丽,李国忠,惠荣,等.轧制工艺 对C,-O'15球化退火的影响[J】.材料热处理. 2007',56(6):50—51. 【2】钟顺思,王昌生.轴承钢[M】.北京:冶‘ 金工业出版社.2000. 【5】王东兴,肖攸毅.连轧Gcrl5轴承钢的 控轧控冷工艺[J】.特殊钢.2004,25(5);
6)引脚7是输出使能端,高电平使电 机运转,当脚7悬空时,内部有电流源使驱 动输出电路JF常J二作。若引脚7接地,3个 顶部驱动输出开路(1状态),3个底部驱动输 出强制为低电平(0状态),使电动机失去激 励而停止,同时故障信号输出为零。
7)引脚23是制动信号。低电平时电机 运转,高电平时电机进行制动操作,它使3 个顶部驱动输出开路,底部3个驱动输出为 高电平,外接逆变器底部3个功率开关导 通,使电动机3个绕组端对地短接,实现能
无劂直流电机闭环
控制调速系统的设计
马健1’2黄文新1 1、南京航空航天大学 2、天津航空机电有限公司
籀妻”蝴攀嬲豫淤端戮滞淞蹲端獬释嚣嘲
简要介绍了无刷直流电机的工作原理,着重 介绍了电机专用控制芯片Mc55055的使用方 珐,并以Mc5 5 0 55、测速芯片Mc3 50 5 g和 三相桥功率器件MPM5005为主要嚣件设计一 个无刷直流电机的速度闭环控制系统,控削 一台三相电机,试验结果验证了设计方法的正 确性。
本实验中速度给定是采用电位器给定 的方式,它是速度环的一个组成部分。电位 器可在0—10K‘2之间调节,对应输出的模 拟电压幅值在0-6.25V之间。该实验巾在 引脚8和11之间加一个电位器是为了控制 速度的大小,两管脚之间的电阻越小,速度
越快。实验中,先给定一个速度,得到 MC33035下桥臂的驱动信号,然后调节电 位器使阻值减小,这时町观察到如图2ee的 下部波形。由图可见,当速度减小时, MC33035下桥臂的驱动信号输出脉冲变 窄,以使MOSFET的导通时间减少,这样, 电机绕组的平均电压将降低,电机的转速 下降。
相关文档
最新文档