多功能无刷直流电机驱动控制器的研制

发表时间：2017-01-18T13:43:22.810Z 来源：《电力设备》2016年第23期 作者： 袁国堂

[导读] 在这个而基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业工作的人员提供一定价值的参考。

（浙江大学台州研究院 浙江省 318000）

摘要：该文设计了一个电路简单且易于扩展,可用于高压高速场合的无刷直流电机驱动控制器。该驱动器通过无刷直流电机专用芯片

MC33035结合单片机STM32F103C8T7解决了采用自举电容技术得到的驱动器上桥臂电源所造成的电机启动问题并且实现了诸如软启动,制动,正反转等多种功能。实验表明,该系统运行稳定,可扩展性强,具有一定的应用价值。在本文之中，主要是针对了多功能无刷直流电机驱动控制器的研究做出了全面的分析研究，并且在这个而基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业工作的人员提供一定价值的参考。

关键词：多功能；电机；驱动控制；分析

1 导言

无刷直流电动机(BLDCM)是近年来随着微电子技术、计算机技术和全控型电力电子器件的发展,以及控制方法的优化和低成本、高磁能积的永磁材料的出现而发展起来的一种新型交流电动机。在众文献中无刷直流电动机有许多定义。NEMA标准《运动/定位控制电动机和控制》中对“无刷直流电动机”的定义是：“无刷直流电动机是具有永久磁铁转子并具有转轴位置监测来实施电子换向的旋转自同步电机。不论其驱动电子装置是否与电动机集成在一起还是彼此分离，只要满足这一定义均为所指。”直流无刷电机具有体积小,重量轻,功率密度高,惯性小,控制精度高以及维修成本低等一系列优点,因而在伺服控制,数控机床,机器人,计算机外围设备和家用电器等领域系统中获得了广泛的应用 2 系统工作原理

根据实际设计要求,本文设计的无刷直流电机驱动控制系统工作原理为:市电220V经过桥式整流和电容滤波,得到向无刷直流电机定子绕组供电的直流电压。无刷直流电机专用芯片MC33035接收由嵌于无刷直流电机内部的位置传感器提供的转子位置的霍尔信号,通过芯片本身的内部转子位置译码器将电机的转子位置传感器信号通过PWM调制方式转换成六路驱动输出信号,三路上侧驱动输出和三路下侧驱动输出驱动信号。其中上侧驱动输出接反相器输出,下侧驱动输出信号不接反相器。逆变电路采用两两导通方式使得电机运转起来。系统框图如图1所示。

3.3 电机启动电路设计

在三相桥式无刷直流电机驱动电路中,根据IR 2110的管脚VS上不同的电压,自举电容可能会放电,造成上桥臂功率管在控制信号有效时并不工作,而下桥臂功率管却仍处于工作状态导致电机不能顺利启动。为了解决该种情况下无刷直流电机的启动问题,经过实验验证,提出利用MC33035芯片的使能控制引脚PIN7来解决这个问题的方法。由于使能控制引脚PIN 7高电平时MC33035输出信号有效,而低电平时输出信号无效;故可在电机启动前将PIN 7拉低,延时一段时间后再将PIN 7拉高,如此这样使该延时时间后IR2110的上管自举电容电压接近供电电压,而使电机能够实现自启动。但由于采用自启动方案后,电机启动过程中速度突变,启动过程中未能平滑的启动且电机带载能力差。为了使电机启动过程平滑,改善电机带载能力,本文设计了一个简单的硬件电路来实现这一功能,如图1所示。

由图3可知,加入软启动后其速度给定信号并不像图2中的速度给定信号一直保持恒定,而是在开始过程中缓慢上升直至稳定,即电机启动过程中转速缓慢上升直至达到额定转速,而后电机稳定运行。从图4可知,电机正常运行时上、下管驱动信号稳定,电机稳态情况符合设计要求 5 结论

通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，本文基于无刷直流电机专用芯片MC33035和MC33039设计了一个具有多功能的无刷直流电机驱动控制器,并针对电机启动过程中的速度突变导致的带载能力不够的问题,设计了一个简单实用的电路同时给出了软件主程序流程图。实验表明该控制器系统电路简单,易于调试,安全可靠,可扩展性强,具有一定的推广应用价值。 参考文献：

[1]舒雄,杜荣华,柴健,舒刚华,李亚中.电动汽车用无刷直流电机控制器设计[J].西华大学学报(自然科学版),2015,12（24）147-151 [2]齐海军,陈黎卿,刘立超,王韦韦.新能源汽车用无刷直流电机控制器性能测试平台设计[J]. 机械设计,2015,12（24）175-178 [3]吴涛,杨靖.基于MC33035的无刷直流电机电控纠偏控制系统设计[J].电气传动,2014,12（24）189-192

[4]许晖,李执山,王莉,任绪文.基于STM32的无刷直流电机控制驱动器硬件设计[J].测控技术,2012,12（24）115-118

[5]朱向东,呼延霄,刘轶,杨宝娥.基于Matlab/dSPACE的无刷直流电机双闭环控制实时仿真[J]. 火箭推进,2015,12（24）115-118