无刷直流电机控制方案简介.ppt

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无刷直流电机控制方案简介无刷直流电机控制方案简介2010年12月20日一、电机内部结构分析l下图为无刷直流电机内部绕线图二、带位置传感器的驱动电路及方案l学无刷直流电路首先要从带位置传感器的电机入手，从中弄清六路信号的驱动时序，然后设计转子位置检测电路，省去位置传感器，最后解决无位置传感器的启动问题l所以，整个过程可以概括为以下几个步骤：

l1、带位置传感器电机的控制电路设计l2、驱动时序设计正常带动电机l3、位置检测电路设计和霍尔位置传感器信号对应l4、采用无位置传感器的启动问题带位置传感器的控制电路方案l如上图所示，上电后，电机霍尔传感器将给出电机转置位置的电平信号，单片机识别该信号，并按照驱动时序，给出相应的驱动信号，该驱动信号通过IR2130驱动放大后直接驱动6路MOS管。

其驱动时序如下所示：

l但是以上为理论上的时序图，在实际电路中，我们利用了自举驱动上管的工作方式，这样就必须要求上管不能一直直通，而是上下管交替导通，从而让自举电容有一个充电时间。

上下管交替导通的另一个好处就是方便调速，设定上下管为交替导通的PWM波，只需改便PWM波的占空比便可以起到调压调速的作用。

l实际工作波形如下：

元器件选型l本控制器中有两个地方的元器件的选型非常关键，它们决定了控制器的最大功率。

l1、MOS选型，它直接决定了控制器的功率，本控制器按100W，10A设计，并留有一部分裕量，我们选用了IRF3205,其最大电流为110A，耐压55V，功率为200W，开关时间在150ns以内，之所以选用110A的MOS管做10A的控制器是因为MOS管工作在开关状态，开关损耗发热远大于直通时的损耗。

IRF3205开关速度快，可大大减小开关损耗。

l2、过流保护l为了提高本控制器的性能，我们利用驱动芯片内部的过流保护管脚设计了过流保护功能，这使的控制器能在发生过流，短路，电机卡死等情况下快速关断输出，将回路中电流限制在设定的电流以下，从而达到保护电机及控制器的作用。

l本电路的过流保护值（设定的回路最大电流值）可根据控制器功率而改动，它的值对控制器的功率起到一个限制作用，如我们的控制器为10A，在启动瞬间电流可达20A，我们便设定保护电流为20A，电流采样电阻（0.05ohm）上的压降最大为1V，而驱动芯片设定的保护比较电压为0.5V，l我们通过改变分压电阻R2的值，使得达到保护后，过流保护输入引脚电压恰好为0.5Vl所以，对不同功率等级的控制器，只需改变MOS管及过流保护的分压电阻R2即可，其它电路不用改变。

无位置传感器l在完成以上工作后便可进一步对控制器进行改善，通过无刷电机的三线的线电压反电动势来完成对转子位置的检测，检测出来的线电压过零点也就是转子换相信号，正确得到该信号后再跟原霍尔传感器的信号进行对比，做到无误差或误差在30度电角度以内时便可由该位置信检测电路取代原霍尔传感器。

l其原理图如下：

检测波形示意图：

无位置传感器的启动问题l无位置传感器在启动时无法得到线反电动势，也就不能获取过零点转子位置信号，这样正常启动电机就是一个难点。

l我们采用了三步启动方法：

l预定位：

先驱动MOS管Q1和Q6,使转子转到一确定位置，然后再驱动MOS管Q1和Q2，经过两次预定位后，可确保转子在我们设定的位置。

l升压升频驱动：

在这一个程中，我们按照电机正常转动的频率进行驱动MOS管，不同的是在此过程我们不对位置信号进行检测，而是按我们设定的换向时间进行换向，在这个过程中，不断提高驱动点占空比（提高相电压），同时不断减小换向时间（提高换向频率）。

当达到一定程度后，便可检测到电机位置信号。

l当检测到位置信号后，便可以切换到正常工作模式。

l谢谢l谢！

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