基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器
基于c8051的直流无刷电机控制系统的设计
基于c8051的直流无刷电机控制系统的设计
设计一个基于c8051的直流无刷电机控制系统,可以按照以下步骤进行:
1. 选择合适的c8051单片机芯片,建议选择具备PWM输出和
高速计数器功能的型号。
2. 设计电机驱动电路,包括功率电路和驱动电路。
功率电路通常由MOSFET H桥组成,负责将电机驱动电压转换为驱动电流。
驱动电路负责根据单片机控制信号控制MOSFET开关,
控制电机的起停和运动方向。
3. 编写单片机的控制程序。
需要实现以下功能:
- 设定电机转速或转矩的目标值;
- 读取电机的实际转速或转矩;
- 根据目标值和实际值进行比较,计算出控制电压;
- 生成PWM信号,控制电机驱动电路。
4. 调试和测试控制系统。
连接电机和单片机,进行测试和调试,确保系统正常工作。
5. 优化系统性能。
可以根据需要进行性能优化,例如增加闭环控制、采用磁编码器等。
以上步骤仅供参考,根据实际需求和资源可以进行适当调整和修改。
希望能对你有所帮助!。
基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计
【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机(BLDC),作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机,被广泛应用于各种领域。
而采用单片机进行控制,实现对BLDC的精准控制,则成为现代工业中的热门技术。
本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨,深入剖析其原理和实现过程。
2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机,其工作原理与传统的直流电机有所不同。
它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向,而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用,实现转子的旋转运动。
3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色,它通过内置的PWM模块生成PWM波形,用于控制电机驱动器中的功率器件,同时监测电机的运行状态,并根据需要进行调整和反馈控制,实现对电机的精准控制。
4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计(1)硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时,需要考虑到电机的功率和控制要求,选择合适的单片机和电机驱动器,设计电机驱动电路以及检测装置,确保系统能够稳定可靠地工作。
(2)软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形,采用适当的控制算法(如PID控制算法),编写控制程序,实现对无刷直流电机的精准控制。
考虑到系统的实时性和稳定性,需要进行充分的软件优化和调试。
5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中,充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点,合理选择硬件和编写软件,是至关重要的。
只有系统全面、深刻地理解,才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。
6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨,从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用,到具体的硬件设计和软件设计,全面、深入地阐述了相关内容。
希望通过本文的阐述,读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。
基于TMS320F28335的直流无刷电机控制技术应用
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第01期·167·文章编号:2095-6835(2021)01-0167-02基于TMS320F28335的直流无刷电机控制技术应用张兵1,杨浩2(1.南阳农业职业学院机电工程系,河南南阳473000;2.洛阳职业技术学院机电工程学院,河南洛阳471000)摘要:近年来直流无刷电机以质量轻、调速范围精确和故障率低等优点被应用于汽车、工业机器人和家用电器等领域,根据电机调速特性,可分为直接转矩控制和脉宽调速控制,按照直流无刷电机导通形式可分为三三导通和两两导通,在闭环控制中,直流无刷电机控制方式有PID 控制、抗扰控制、模糊控制和自适应控制等多种形式。
其中,电机高性能的精确控制需要电机本体、驱动和控制器组成,常见的直流无刷电机控制芯片是由TI 公司生产的TMS320F28335芯片,它具有专门的霍尔输入模块和电机换相、死区补偿等模块,参考不同的应用环境和要求,可选择适合直流无刷电机特性的控制方式。
关键词:直流无刷电机;调速;PID ;异步交流电机中图分类号:TM33文献标志码:A DOI :10.15913/ki.kjycx.2021.01.0681引言直流无刷电机简称BLDCM ,既具备异步交流电机运行可靠、转矩平稳、维护方便等优点,同时又具备直流有刷电机体积小、运行效率高、调速范围广和调速性能好等特点,它的出现弥补了常见电机摩擦大、寿命短和效率低等缺点,被广泛应用于汽车、家用电器、智能家居及工业生产等领域中[1]。
直流无刷电机的高性能控制是由控制策略和控制器决定,考虑电机具有非线性、强耦合等特性[2],运行过程中需要时刻进行换相等操作,因此选择由TI 公司生产的TMS320F28335作为主控芯片,并设计直流无刷电机双闭环控制系统,实现电机调速过程具有响应时间快、无超调和鲁棒性强等优点。
基于MCU的无刷直流电动机智能控制装置
基于MCU的无刷直流电动机智能控制装置无刷直流电动机作为执行元件,精度高、运行速度快而且效率高,应用场合很多。
本装置以MCU为控制核心,构成多级控制电路,同软件配合以编程方式控制无刷直流电动机的工作,实践结果证明该装置具有良好的灵活性和稳定性。
标签:直流电动机;无刷;执行元件0 引言直流电动机的调速性能非常优越,利用电刷和换向器的机械整流作用实现能力的转换,在此过程中存在换向火花,容易产生各种干扰,严重限制了直流电动机在各类控制系统中的使用。
无刷直流电动机应运而生,特别是随着电子整流技术的发展特别是电力电子技术的极大进步,无刷直流电动机克服了传统直流电动机的缺点和问题,使得其广泛应用在各类控制系统中。
近年来,高磁能积永磁材料陆续出现,无刷直流电动机的性能更加优越、体积更小,目前无刷直流电动机已经在国民经济的各个领域广泛应用,特别是在家电、电力传动摩托车、汽车、航空航天等领域。
因此对其进行控制的技术开发也越来越受到重视。
1 无刷直流电动机的控制方案整个控制系统主要由无刷直流电动机、逆变器、传感器与控制执行器等四大部分组成,同时为了保证装置的正常工作,具有短路、过流、过电压和欠电压等故障保护电路。
无刷直流电动机实际上是永磁同步电机。
定子结构与普通同步电动机一致,铁心上有槽,槽内嵌入嵌有多相对称绕组,绕组根据需要可以是三角形结构,也可以是Y型结构,不管是何种形式,在使用时分别与逆变器中的各开关管直接相连。
逆变器由主开关和附件做成,主开关一般采用大功率电力电子器件,例如双向可控硅或功率MOSFET等全控型器件。
传感器的作用是检测无刷直流电动机的转子中磁极相对与定子中多相绕组的位置信息,为逆变器换相提供精准的位置信息,实现电流转换工作。
位置传感器的结构包括两部分:定子和转子,其中转子与无刷直流电动机的结构同轴,以实时掌握记录无刷直流电动机转子磁极的位置;而定子可以固定在无刷直流电动机的静止部分,如外壳或端盖上,把检测转子位置信号输出。
基于STM32的无刷直流电机控制系统
摘要 : 随着无刷 直流电机在运 动控 制领 域运用越来越 广泛 , 介 绍 了一种 基 于 S T M3 2系列 单片机 的 高性 能 、 低成 本的 直流无刷 电机控制 系统 , 该 系统利用 S T M3 2内部 的高级 定时器、 霍 尔传 感器接 口和硬 件乘 法器实现 了 P WM信 号 的产 生 、
t e r f a c e s a n d h a r d w a r e mu l t i p l i e r t o a c h i e v e t h e P W M s i g n a l g e n e r a t i o n, ot r o r p o s i t i o n d e t e c t i o n nd a t h e s p e e d — c u r r e n t d o u b l e c l o s e d l o o p i n c r e me n t a l P I c o n t r o l ; i t i l l u s t r a t e d h a r d w a r e s t r u c t u r e a n d t h e p r o g r a mmi n g f o t h e c o n t r o l s y s t e m. T h e p r a c t i c e p ov r e s t h a t t h e c o n t ol r s y s t e m h a s e x c e l l e n t d y n a mi c p e f r o r ma n c e a n d c o n t r o l p r e c i s i o n . Ke y wo r d s: B L DC M; S T M3 2; P I r e g u l a t o r ; d o u b l e c l o s e l o o p s c o n t ol r
基于数字信号控制器的无刷直流电机控制器
电子侧速 MC33039 ,专用 器 集成电 路结构简单、
成本低廉,但 是复杂 的控制策略和算法难以通过硬 件实现; 另一类控制器是以单片机或者 DS P 为控制 核心的无刷 直流电机控制器 ,单片机外设丰富、中 断处理能力强,但是 软件编程实现复杂的数学运 算 需占用大量 的程序空间,DSP 计算能力强,但其引 脚数 目多,控制较复杂。
基于单片机控制的直流无刷电动机驱动器设计
霹 VALLEJL _
基 于 单 片机 控 制 的直 流 无 刷 电动 机 驱 动 器 设 计
孙 健
天津 306 ) 0 10 ( 天津 工业 大学 信息与通信工程学院
摘
要 : 无 刷电机控 制器实 现 了电动 、定速两种 工作 模式 并且在 系统 出错 情况 下具有 自检 功能 。保 护功 能较 完善 、硬 件结 构简 单、成 本较低 ,具有升 级空
环调 制 。
控制 器 的控 制和 采 样精 度 ,应 当 比较 大 ;另 一方 面要 从 系统 的 工作 效率 和 采样 电 阻上 的功耗 考虑 ,应 当 比较 小。
3 4 电源 电路 .
驱动 电路 的 电源 部分 包 含 两部 分 电路 :一 部分 是 将 电池 电源 3V 6 ,通
倍 压 电路 产 生 高 驱 动 电 压 : 另 一 部 分 是 通 过 三 端 稳 压 器 L7 1产 生 的 M 82 + 2 电压 ,用 于 顶端 驱 动匹 配和 底 端驱 动 电路 。电源 电路 中,根 据 各个 部 1V 分 的 电流 ,合 理 的选 择 分流 电阻R 4 4 的阻 值和 功 率 ,减 小直 接流 过三 1和R 5 端 稳压 器件 的 电流 ,降低 其发 热量 ,提 高 电路稳 定性 。 3 5振 荡倍 压 电路 N5 5 电源 接 +6 电压 ,地 端 接 + 1 电压 。N 55 和 外 围 电路组 成 E5 的 3V 2V E 5D 振 荡 电路 ,振 荡 电路产 生 的振 荡频 率约 为4 5H ,振 荡信 号从N 55 的3 —K z E 5D 脚
3 1 控制 系统 总体结 构 .
输 出后 ,通过 陶 瓷 电容C 3 2 、二极 管D 和 D构 成 的倍 压 电路 ,将输 出 2 和C 4 3 4
基于PWM的直流无刷电机控制系统
基于PWM的直流无刷电机控制系统一、本文概述随着科技的快速发展和电机控制技术的不断进步,直流无刷电机(BLDC,Brushless Direct Current Motor)在各个领域的应用越来越广泛。
它们具有高效、低噪音、长寿命等优点,尤其在航空、汽车、家用电器、电动工具以及机器人等领域得到了广泛应用。
而基于脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)的直流无刷电机控制系统,以其灵活的控制方式、精确的速度调节和优秀的动态响应特性,成为现代电机控制领域的重要研究方向。
本文将对基于PWM的直流无刷电机控制系统进行深入研究。
我们将简要介绍PWM技术的基本原理及其在电机控制中的应用。
接着,我们将重点探讨基于PWM的直流无刷电机控制系统的构成、工作原理以及主要控制策略。
文章还将分析该控制系统的性能特点,包括调速范围、动态响应、稳定性等。
我们将展望基于PWM的直流无刷电机控制系统的未来发展趋势和应用前景。
通过本文的研究,我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解基于PWM的直流无刷电机控制系统的机会,同时为相关领域的工程师和研究者提供有益的参考和启示。
二、直流无刷电机的基本原理直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDCM)是一种通过电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。
其基本原理主要基于电磁感应和电子换向技术。
电磁感应:直流无刷电机内部通常包含定子(stator)和转子(rotor)两部分。
定子通常由多个电磁铁组成,而转子则带有永磁体。
当定子上的电磁铁通电时,会产生磁场,与转子上的永磁体相互作用,从而驱动转子旋转。
这就是电磁感应的基本原理。
电子换向:与传统的直流电机使用机械换向器不同,直流无刷电机使用电子换向器。
电子换向器通常由微处理器和功率电子开关(如MOSFET或IGBT)组成。
微处理器根据电机的运行状态和位置传感器(如霍尔传感器)的反馈信号,控制功率电子开关的通断,从而实现电磁铁的电流方向的改变。
基于TMS320F2812的无传感器无刷直流电机控制器设计
度以及较强的运算能力 ,可以实现无刷 电机高精
度 、高效 率 的全数 字化 控制 。
机 的控制 ,有些采用单片机加专用控制芯片来控 制 ,虽降低 了控制 的复 杂性 和控制系统 的成本 , 但单片机的指令功能不强 ,数据转换速度慢 ,尤
其 是 对 于 无位 置 传 感 器 的无 刷 电机 ,还 需 检 测 电
s t r uc t u r e . I t h a s b e c u p r o v e d r e l i a b l e o p e r a t i o n o f t h e c o n t r o l l e r . T h e s y s t e m h a s b r o a d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s .
用T MS 3 2 0 F 2 8 1 2 处 理 器 为 中心 ,搭 建 了无 刷 电机 的双 闭环 ( 电流 、速度 ) 数字 化控 制平 台。
收稿 日 期 :2 0 1 2 —1 2 — 2 6
摘要 :提供 了一种 基于T M S 3 2 0 F 2 8 1 2 芯片的无传感器无刷直流电机控制器 ,设计 了转速 、电流双闭环数字化控制平 台,实现 了
无传 感器的无刷直流 电机 的平稳运行 。同时详 细地介 绍了该 系统的硬件 、软件构成。试验证明 ,该控制器运行稳定可靠 。该系 统具 有广泛的应用前景。 关键 词 :D S P ;无刷直流 电机 ;P WM;双闭环 中图分类号 :T P 3 3 2 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 9—9 4 9 2( 2 0 1 3 ) 0 6—0 0 3 5—0 5
工业 自
D OI : 1 0 . 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 0 0 9 - 9 4 9 2 . 2 0 1 3 . 0 6 . 0 1 0
基于79F9211单片机的无刷直流电机控制器设计
基于79F9211单片机的无刷直流电机控制器设计作者:赵国树周黎英来源:《现代电子技术》2015年第22期摘要:随着无刷直流电机的广泛使用,其控制器市场竞争愈发激烈,优良的性能和低成本之间的矛盾日益突出。
硬件部分采用了较高性价比79F9211单片机为控制器,设计了IGBT 驱动电路及其他辅助电路,完成了一种三相无刷直流电机控制系统。
在双闭环调速环节,采用改进的积分分离PI算法,优化了电流采集的数字滤波算法,满足了无刷直流电机控制的动态和静态性能要求,降低了控制成本。
最后通过实验验证了系统的可行性。
关键词:无刷直流电机; 79F9211单片机;双闭环控制;改进的积分分离PI算法;消抖递推滤波算法中图分类号: TN710⁃34; TP391.4 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2015)22⁃0142⁃05无刷直流电机(Brushless DC Motors,BLDCM)具有高效率、大转矩、小体积等特点,目前已经广泛应用于电动汽车、航空航天、家用电器及工业控制领域。
随着技术的进步,BLDCM越来越向小型化、控制器全数字化、结构新型化和控制先进化方向发展[2]。
当前市场日益竞争日益激烈,除了期望控制器有较好的静态、动态性能,还对控制成本提出了更高的要求。
早期的控制器多采用专用处理器,不利于拓展和二次开发。
随着电子技术的发展,DSP及集成功率芯片的出现,为运动控制提供了良好的平台,但随之成本也相应提高。
针对上述问题,采用了可靠的低成本方案实现了全数字无刷直流电机系统。
1 系统结构及单斩PWM控制BLDCM控制系统硬件部分由微处理器、功率驱动电路、电流检测电路、霍尔信号输入电路、调速电路等组成。
如图1所示,外部调速信号经A/D转换,给控制系统提供速度给定,控制系统根据控制策略完成电子换相并改变PWM占空比,功率驱动电路完成对IGBT的调制,通过改变电机的定子绕组电压改变转速。
双闭环调速系统所需的电流和速度值通过采样电机母线电流和霍尔信号得到。
基于TMS320F2808的直流无刷电机控制系统设计
将C A P 配成I / 0 口
... ..... ...... ...
: I ! . . . . . . . . . 一
读取I , o 状态判断 换相
............... . ......
! I ! . . . . . . . . . 一
计算 电机速度 L — — — — 一 将I l O F 1 重新配成 C A P 功能
— — —பைடு நூலகம்— —
图 1系 统 原 理 框 图 控 制芯片采用 T I 公 司 的T MS F 2 8 0 8 D S P 芯 片。系统分为控制 板和 主 回路板 。 D S P 板: 实 现 电 机控 制 的核 心 部分 , 系统 主 要 用 了 D S P以下 模 块: ( 1 ) S C I 接 口用 于键 盘控制 电机 的起 、 停、 正转 、 反转 、 改变速度 等 , 对 电机 控制系统进行实时监控 , 串行通 信速率可变 。 ( 2 ) e C A N 模块用于 同上位机通 信 , 用上位机实现对 电机 的控制 。 ( 3 ) A D 转换模 块用于测量 电机 的电流 、 电压 、 控制 器的温度等 。 ( 4 ) e P wM模块 用于产生需要 的6 路P WM信 号 , 驱动主 回路板 上的
括 系统 的硬 件 电路 , 电机的控 制方法和设计 , 并给 出 了系统的软件 流程 图, 研 究结果验证 了该 系统的优越性 , 不仅控 制精度 高。 还 具 有 良好 的静 态和动态性能 , 可靠性 高, 有较好 的使 用价值 。 [ 关键词 ] D S P 无刷直流 电机 控制 系统
一
翱 L _ !
、
图2系统软件硬件框图 三、 系统软件设计 系统 控制 芯片选 用 T I 公 司的 T M S 3 2 0 F 2 8 0 8 D S P 。利 用 D S P高速 A D转换实现 电流电压模拟量 检测 , e P WM模 块可 以方 便灵活 的实 现电 机P WM控制 。e C A P 捕获模块 检测霍 尔位置 传感器信 号 , 完成位 置检 测和 P WM换相 以及速 度计 算 。S C I 模块 实现通讯 显示 , C A N 总线 完成 与上位机的通讯 。系统控制框 图如图 2 所示。 系统完 成 电机 控制 主要 包括两 个 中断 : C A P 中断 , A D中断 。其中 C A P 中断完 成 P WM换相 的计算 , 以及 电机速度 的计算 。A D中断 完成
基于STM8S105的直流永磁无刷电机控制器设计
偏 差 , 用 于 控 制 要 求较 高 的场 合 。开 环 控 制 流 程 较 为 简 单 , 适 适 用 于 控 制 精 度要 求 不 高 的 场 合 。 控制 系统 采 用 开 环 系统 , 性 该 其
能 可 以 满 足其 控 制要 求 , 而且 易 于 扩 展 和 升 级 。 1 控 制 器硬 件 设 计 _ 2 直 流 无 刷 电 机控 制 系 统 主 要 包 括 电 源 模 块 、 试 模 块 、 动 调 驱 模 块 、 尔 信 号 检 测 模块 、 率 模 块 、 霍 功 电压 电流 检 测 模 块 、 动 模 驱 块 等 。控 制 系 统 的 主要 任务 是 对 外 界输 入 油 门 、 车 等信 号 进 行 刹 A D 采集 , 实 现无 刷 直 流 电机 启动 、 动 以及 速 度 的调 节 。 控 / 来 制 该
无 刷 直 流 电机 的控 制 可 分 为 三 相 半 控 和 三 相 全 控 两 种 。 三
分 供 电 。其 中驱 动 电 路 电 源 分 为 两 种 , 种 为 4 V 直 流 电 为 电 一 8 机 提 供 供 电 电 源 , 一 种 为 1 V 电 源 为 驱 动 电 路 电源 , 要 用 另 5 主
性 的无 刷 直 流 电机 , 电 动势 波形 和供 电 电 流波 形 都 是 正 弦波 , 反
基于ML4425的无刷直流电动机控制器设计
起动时负载转矩越小越好 ,而排风是风机类负载 , 这种场合正好可 以满足需求 。此外 ,无位 置传感 器无刷 电机与带位置传感器的相 比,结 构上简单。 无位置传感器无刷 电机控制 主要完 成反 电势 的检 测和计算 ,并合成驱 动开关 管的信号 ,实 现方法
确换 向,无需霍 尔传感器 。其 内部实现 了 电流和
樊 平 ,马瑞 卿
( 西北 工业 大学 ,西安 7 0 7 ) 10 2
摘
要 :通过对 M 42 L45专用集成芯片功能的研究,针对所设计的无刷 电动机 系统选择外 围器件
关键参数。利用此芯片搭建 系统电路 ,提 出了 通过增加简单 电路来提高芯片的工作 性能的方法, 组成闭环调速 系统。分析 了系统运行 的原理 并实测 了系统 的运行特 性,验证 了理论分析 的正确 性,还总结 了调试过程 中的一些经验和技巧,为进一步研究打下基础。 关键词 :无刷直流 电动机;无传感器;专用集成芯片;控制器 ;设计
维普资讯
微 电机
20 0 7年 第 4 卷 | D
第 7期 ( 总第 13 ) 6期
中圈分类号 :T 3 1 M6
文献标识码 :A
文章编号 :10 -88 20 )70 5 —3 0 16 4 (0 7 0 —0 40
基 于 MI 4 5的 无 刷 直 流 电 动 机 控 制 器 设 计 A2
De i n o e s r es BLDC o o n r l r Ba e n M L4 2 sg fS n o l s M t r Co t o l s d o e 45
FAN n Pig, MA Ruiq n —ig
( otw s r o t h ia U i ri ,X ’ 10 2,C ia N r et nP l e nc nv sy i n7 0 7 h e yc l e t a hn )
基于MC3305芯片的电动车无刷直流电机闭环控制器(1)
第25卷第5期舡韶越V01.25No.52007年10月L舭D女嘶Mm№"Oct2007(安擞农业走学工学院,安徽舍肥230036)摘要:国内电动丰无刷直流电机控制嚣大都采用分立元件,使得控制系统的设计调试复杂。
介绍了Motorola公司的第2代直流无刷电机控制器专用芯片MC33035的基本原理,设计了一种基于MC33035,Mc33039,MPM3003的电动车闭环无刷电机控制器,介绍了具体参数。
所设计的电路抗干扰性强,可靠性高,稳定性好,可内嵌到电机内部。
关键词:无刷直流电机I闭环控制器}MC33035芯片中图分类号:TP27l;V484文献标志码:A文章编号:1005—2895(2007)05—0061—030引盲近年来,由于石油能源的日益紧张及人们环境保护意识的增强,电动助力车深受欢迎。
永磁直流无刷电机驱动成为电动车的发展方向。
它由定子、转子和转子位置检测元件霍尔传感器等组成,既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点,又具备了直流电机运行效率高,调速性能好等优点,在电动车等电器设备中得到广泛应用。
目前,国内电动车无刷直流电机控制器设计大都采用分立元件,使得控制系统的设计和调试复杂。
要占用较大的电路板,与把控制器内嵌到电机内部的要求相矛盾[1]。
Mc33035是Motorola公司的第二代直流无刷电机控制器专用芯片,Mc33039是Motorola公司生产的直流无刷电机控制器闭环速度控制专用芯片,MPM3003是Motorola公司生产的电机驱动芯片,输出最高峰值电流高达25A。
基于这3种芯片设计的电动车闭环无刷直流电机控制器所需的外围电路简单,抗干扰性强,可靠性高,稳定性好等优点,特别适合对控制器体积要求较高的场合o-531控制芯片Mc33035Mc33035是24脚的双列直插窄式集成电路块,其内部结构如图1所示。
其主要功能有:(1)转子位置译码器接受转子位置检测器的信号,处理后生成6路输出驱动信号控制逆变桥的正确换流;(2)故障与处理包括欠压、过热、误码、过流等;(3)正/反转控制改变6路输出驱动信号的顺序,以改变定子绕组的电流方向,从而改变电机转向;(4)制动封锁所有上桥臂的驱动信号,使电机与电源隔离,同时打开所有下桥臂的驱动信号,短接电机的电动势,使电机迅速减速;(5)内部振荡器决定PwM的调制频率;(6)转速给定包括1个误差放大器和1个PwM比较器,给定的转速信号与振荡器的输出锯齿波相比较,产生PwM控制信号;(7)内部基准电压不仅用于内部比较器和振荡器的电源,还输出作为转子位置检测器的电源。
基于STM32的直流无刷无感电机的控制系统研究
南阳理工学院本科生毕业设计(论文)学院:电子与电气工程学院专业:电子信息工程学生:指导教师:薛晓完成日期2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计(论文)直流无刷电机的控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation总计: 21 页表格: 2 个插图: 27 幅南阳理工学院本科毕业设计(论文)直流无刷电机控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation学院(系):电子与电气工程学院专业:电子信息工程学生姓名:学号:指导教师(职称):薛晓(讲师)评阅教师:完成日期:南阳理工学院Nanyang Institute of Technology直流无刷电机控制系统设计与实现电子信息工程专业[摘要]直流无刷无感直流电机具有体积小、调速性能好、重量轻、效率高等优点,目前在很多领域得到了的应用。
本课题设计的是无刷无感直流电机的控制,包括无刷直流电机无位置传感器控制系统和无刷无感直流电机的基本结构、工作原理、数学模型等理论进行了分析和论述,为直流电机的控制提供理论依据。
用matlab guide设计了上位机界面来进行PID参数的整定。
本课题设计了直流无刷电机的控制系统并进行了调试。
用STM32进行控制。
实验结果表明设计的转子位置检测可以很好的检测电机的反电势过零点信号,进而保证电机的正确换相和稳定运行。
整个系统可以控制无刷无感直流电机顺利启动,并通过滑动变阻器实现电机的调速。
[关键词] 无刷直流电机;电机驱动;换相;反电势Design of Brushless DC Motor Controller and ImplementationElectronic Information Engineering SpecialtyAbstract:The brushless DC motors have the advantage of small,good debugging performance,low weight,and high efficiency. So it has been widely used now. And this restricts the industrial drive applications,After the attachment with sensorless control. This paper mainly reserches the sensorless control technology for BLDCM,designs and control BLDCM without position sensor. I use MATLAB guide to debug PID parameter.designing a controller of brushless DC motor and do some experiments for this control system. I use the STM32 MCU as the core microprocessor of hardware system.The results of the experiment show that the rotor position detection system can perfectly detect the location of back-EMF zero-crossing signal,and ensuring the correct motor commutation and stable operation.The whole control system can control the brushless DC motor stating smoothly,and use the Sliding rheostat to achieve speed control.Key words:Brushless dc motor;motor drive;commutation; back-emf目录1 引言 (1)1.1 题目综述 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题设计的主要内容 (1)2 系统设计目标和设计方案 (2)2.1系统设计目标 (2)2.2控制系统结构总体框图的设计 (2)2.3硬件系统方案论证 (3)2.3.1 控制器芯片选型 (3)2.3.2 无刷直流电机的选型 (3)2.3.3驱动电路的选型 (4)2.3.4位置检测器件选型 (4)3控制系统的工作原理和硬件设计 (5)3.1直流无刷电机的工作原理 (5)3.2无刷电机的反电势法位置检测原理 (6)3.3电源模块 (6)3.4 MCU控制模块 (7)3.5 IPM功率模块 (8)3.6反电势位置检测模块 (10)3.7 隔离电路设计 (10)3.8 速度改变电路设计 (11)4 系统软件设计 (11)4.1软件总体设计 (11)4.2软件总体设计流程图 (12)4.3无刷无感直流电机开环启动模块 (12)4.4无刷直流电机位置检测及电机转速模块 (13)4.5 AD采样改变PWM占空比模块 (14)4.6 PID计算模块 (14)4.7 matlab gui 串行通信界面设计 (15)5直流无刷无感电机测试结果及结果分析 (16)5.1 H_PWM_L_PWM的波形 (16)5.2端电压对地波形 (16)5.3位置检测波形 (17)5.4电流波形 (17)5.5实物图 (18)结束语 (19)参考文献 (20)致谢..................................................... 错误!未定义书签。
基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器
第 2 第 3期 6卷
20 0 6年 5月
孝感学院学报
J OURNAI OF Xl GAN UNI A0 VER I S TY
VOL 2 N0. .6 3 M AYI 0 6 0 2
基 于 专 用 控 制 芯 片 的直 流 无 刷 电机 控 制器
方 天 红
( 孝感 学院 物理 系, 湖北 孝感 4 20 ) 3 0 0
摘
要: 介绍 了以摩托 罗拉公 司的专用控制 芯片 MC 3 3 、 3 0 9为核 心构 成 的应用于 绕线机 单片机 3 0 5 MC 3 3
控制系统 上的直流无刷 电机控 制器 的设 计。 关键词 : 片机 ; 单 直流无刷 电机 ; 脉冲宽度调 制
O, 1 参数为最高 转速 7 0rri, 0 0/ n 功率为 10 。 a 2W
1 直流 无刷 电机 控 制 器 控 制 原 理
动控制端 、 电流检测端等控制逻辑信号状态, 经过 运算后 , 产生逆变器三相上 、 下桥臂开关器件的 6 MC 3 3 是摩 托罗拉公 司研制 的第 二代无 30 5
所需 外 围电路 简单 、 干扰 能力 强 , 别适 用 于 工 抗 特
作环境恶劣 , 对控 制器体 积和性价 比要求 比较高 的场合 。 本 文介 绍 以单 片机 AT8C 2为 控制 核心 , 95 结 合使用 MC 33 和 MC 33 构成的永磁无刷直 30 5 309 流 电机控制 器 的设计 。选 用 的无 刷 电机 为 上海 哈
最 初是采 用分 离元 件 组成 的庞 大 而 复杂 的模 拟 控 器 。加 1片 MC 3 3 3 09电子 测 速 器将 无 刷 直 流 电 制 电路 。由于调试 难 度大 , 定性 差 , 稳 已逐 渐被 淘 动机的转子位置信号进行 F V转换 , / 形成转速反
基于IPM的无刷直流电机驱动器电路设计与实现
使 用 机 械 电刷 ,所 以就 必 须 使 用 电子 电路 和 软 件 算 法 配 合 来 实
现转 子 的换 相 。这 对 于 无 刷 直 流 电机 驱 动 器 的 电路 设 计 提 出 了 更 高 的要 求 。 智 能 功 率模 块 ( I n t e l l i g e n t P o we r Mo d u l e, I P M) 不 仅映秋
( 东南大学 自动化学院, 江苏 南京 2 1 0 0 9 6 )
( 东南大学机械工程学院 , 江苏 南京 2 1 0 0 9 6 )
摘要 : 以 F r e e s c a l e无 刷 直 流 电机 专 用控 制 芯 片 K V l X 系列 MCU 为 核 心 , 使 用 智 能 功 率模 块 作 为 无 刷 直 流 电机 驱 动 , 设 计 并 实现 了一 款 适 用 于 多 自由度 机 器人 控 制 的 无 刷 直 流 电机 驱 动控 制 器 电路 , 使用 F r e e ma s t e r 调 试 工 具 对控 制 器 进 行
理。 I P M 一般 使 用 I GB T作 为 功 率开 关 元件 , 是将 自我保 护 功 能实 现I C 化 的 高 性能 模 块 。智 能 功率 模 块 已经 越来 越 广 泛 地 运用 于
MO + 内核 , 工作频率 为 7 5 MH z , 具 备 硬 件 平 方根 和 除 法 功 能 ; 与 同等 MC U相 比, 在 计 算 密 集 型 应用 中 能 够 提 升 2 7 %的 性 能 ; 高
Us e t h e F r e ema s t e r d ebu g t o ol t o per f or m a ba s i c f u n c t i on al t e s t of t h e c on t r o l l er .
- 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、"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、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)。
第26卷第3期孝感学院学报V OL.26 NO.3 2006年5月JOURNAL OF XIAOGAN UNIVERSITY M A Y.2006基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器方天红(孝感学院物理系,湖北孝感432000)摘 要:介绍了以摩托罗拉公司的专用控制芯片M C33035、M C33039为核心构成的应用于绕线机单片机控制系统上的直流无刷电机控制器的设计。
关键词:单片机;直流无刷电机;脉冲宽度调制中图分类号:T N492 文献标识码:A 文章编号:1671 2544(2006)03 0090 03本文介绍的是绕线机单片机控制系统中决定绕线产品质量的基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器的设计,该系统主要包括无刷电机控制器和步进电机控制器两部分。
在无刷电机控制器设计中,调速精度、电机定子位置检测、测速单元电路等是关键。
永磁无刷直流电机控制器结构有多种形式,最初是采用分离元件组成的庞大而复杂的模拟控制电路。
由于调试难度大,稳定性差,已逐渐被淘汰。
以单片机为控制核心,结合使用专用电机控制芯片,给永磁无刷直流电机调速装置的设计带来了极大的便利,这种集成模拟控制芯片控制功能强、保护功能完善、工作性能稳定,组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强,特别适用于工作环境恶劣,对控制器体积和性价比要求比较高的场合。
本文介绍以单片机AT89C52为控制核心,结合使用MC33035和M C33039构成的永磁无刷直流电机控制器的设计。
选用的无刷电机为上海哈瑞无刷电机有限公司生产,型号为55ZWN24 120 01,参数为最高转速7000r/min,功率为120W。
同时,验证了设计的正确性和测试控制器的调速精度。
1 直流无刷电机控制器控制原理MC33035是摩托罗拉公司研制的第二代无刷直流电机控制专用集成电路,它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。
该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、可提供传感器功率的温度补偿参考、频率可编程的锯齿波振荡器、完全可访问的误差放大器以及3个非常适用于驱动大功率M OSFET的大电流推挽底部驱动器组成,因而它是一种功能齐全的电机控制器。
加1片MC33039电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号进行F/V转换,形成转速反馈信号,即可构成转速闭环调节系统。
外接6个功率开关器件组成三相逆变器,就可驱动三相永磁无刷直流电机。
控制器电路构成如图1所示。
图1 控制器电路构成从电机转子位置检测器送来的三相位置检测信号(SA、SB、SC)一方面送入MC33035,经芯片内部译码电路结合正反转控制端、起停控制端、制动控制端、电流检测端等控制逻辑信号状态,经过运算后,产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的6收稿日期:2006 01 12作者简介:方天红(1979 ),男,湖北赤壁人,孝感学院物理系讲师,硕士。
90路原始控制信号,其中,三相下桥开关信号还要按无刷直流电机调速机理进行脉宽调制处理。
处理后的三相下桥PWM 控制信号(AB 、BB 、CB)和三相上桥控制信号(AA 、BA 、CA)经过驱动电路整形、放大后施加到逆变器的6个开关管上,使其产生出供电机正常运行所需的三相方波电流。
另一方面,转子位置检测信号还送入MC33039经F/v 转换,得到一个频率与电机转速成正比的脉冲信号。
该脉冲信号通过简单的阻容网络滤波后形成转速反馈信号,利用M C33035中的误差放大器即可构成一个简单的P 调节器,实现电机转速的闭环控制,以提高电机的机械特性硬度。
实际应用中,还可外接各种PI 、PID 调节电路,以实现更为复杂的闭环调节控制。
该芯片在应用过程中,发现有某种失效模式可以导致灾难性的后果。
如起停开关选用不当,可能出现初始状态的不稳定性,导致功率开关管烧毁。
要克服该现象,可以通过在电源回路中与三个桥臂并联接入一大阻值电阻和一相对小阻值电阻的串联。
2 直流无刷电机控制器原理图根据以上讨论给出无刷电机的主控电路图,如图2所示。
图2 无刷电机的主控电路图图中F/R 控制电机转向,接到单片机控制主板,Enable 接单片机控制板控制系统的启动与停止,S1选择系统开环或闭环运行,S4控制系统制动,选择转子位置检测信号为60o或120o方式。
由J1所连接的单片机控制主板所给的Speed 信号用以设定所需电机转速,实为D/A 转换器的输出电压信号。
发光二极管D1用作故障指示。
3 电流和速度控制策略电流和速度控制是本设计的关键,在本试验中根据实际需要,电流和速度分别采用P 控制和PID 控制策略。
无刷电机闭环控制系统框图如图3所示。
图3 无刷电机闭环控制系统框图3.1 电流闭环控制策略电流传感器是伺服系统中的一个重要元件,它的精度和动态性能直接影响系统的低速性能和快速性。
电流检测的方法有电阻检测、光耦检测等各种不同的方法,本文采用分流电阻进行电流检测,由于本无刷电机的功率为120W,工作电压是24V,由R S =0.1/I max 得取样电阻R S =0.02 ,即为图2中的R14。
为避免换向尖峰脉冲可能引起的电流检测误动作,采样电路设有低通滤波电路,由电阻100 和电容0.1F 组成,滤波后的电流检测信号送入MC33035的管脚9,实现电流的PWM 控制功能,构成电流简单的P 闭环控制。
如果还有实现更加复杂的控制可以加外围电路,实现电流的PI 和PID 控制。
3.2 速度闭环控制M C33039是摩托罗拉公司配合MC33035专门设计的无刷电机闭环速度控制器,这是一个8脚的双列直插集成电路块。
MC33039对输入的转子位置信号码进行有关的处理,产生一个与电机实际转速成正比的转速电压信号,如果向M C33035提供电机的实际转速信号,即可构成转速闭环控制。
BLDCM 控制器的速度闭环控制如图4所示。
M C33039的输出经低通滤波器平滑,引入M C33035的误差放入器的反相输入端,而转速给定信号经积分环节输入MC33035的误差放大器的同相输入端,从而构成系统的转速闭环控制。
在本试验中,整个控制系统还含有速度实时显示电路,是通过结合使用单片机AT89C52的定时器T1和INT 1来测量无刷电机的速度。
通过测量取自霍尔传感器的脉冲信号的脉冲宽度来计算直流无刷电机的速度。
因此除了利用M C33039在硬件上实现速度的闭环控制以外,在软件上也实现了速度的闭环控制,即在图3中速度的PID 调节是软件调节器,由单片机来完成。
91基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器图4 BL DCM 控制器的速度闭环控制4 实验结果根据以上讨论设计了直流无刷电机控制器,并研制了实验样机。
在本实验中,无刷直流电机采用的是桥式Y 型接法,主要参数如下:额定电压:直流24V;负载转矩:0.4N.m ;额定功率:120W;额定电流:5A;额定转速:7000r/m in;相电阻:1。
图5 某一时刻上桥臂驱动管M 1的PW M波形图6 位置信号使用数字示波器DF4320,给出了部分输出信号的波形。
图5为上桥臂驱动管M1的驱动波形,图6为霍尔传感器输出的位置信号。
图5给出的上桥臂驱动管M 1的PWM 波形,实际中同一组开关驱动管的PWM 正好相反。
图6给出的波形是从霍尔传感器中输出的位置信号。
观察两幅波形与期望的理想结果吻合,从而验证了设计的正确性。
5 结束语本试验设计并研制了一套基于专用控制芯片的永磁无刷直流电机控制器,用以驱动永磁无刷直流电机,获得了满意的实验运行结果。
采用专用控制芯片设计的控制器能方便地控制电机的起停、转速、转向、制动运行,各种保护功能齐全,因此在小功率调速系统中不失为一种较理想的交流调速方案。
我们相信,其应用领域将更为广泛。
[参 考 文 献][1] 张琛.直流无刷电机原理及应用[M ].北京:机械工业出版社,1996.[2] 张立,赵永健.现代电力电子技术[M ].北京:科学出版社,1995.[3] 何松波.永磁式微特电机国内外发展动态[J].微特电机,1992.[4] 张相军,陈伯时.无刷直流电机控制系统PW M 调制方式对换相转矩脉动的影响[J].电机与控制学报,2003,7(2):87 91.The C ontroller Design of Brushless DC MotorBased on Special Integrated CircuitsFANG T ian hong(D ep ar tment of Phy sics ,X iaogan Univ er sity ,X iaogan,H ubei 432000,China)Abstract:This paper intr oduced the controller design of brushless DC m otor using the special integ rat edcircuits M C33035and M C33039,and the co ntroller w as m ainly applied in the single chip micro com puter control sy stem for the automatic w inder.Key Words:single chip m icro com puter;brushless DC m otor;pulse w idth mo dulation(责任编辑:邹礼平)92 方天红。