無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)中的電子換向器

1、無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)中的電子換向器電力電子技術(shù)研究的內(nèi)容包括三個方面：電力電子器件、變流電路和控制電路。電力電子變流技術(shù)在工業(yè)化領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。如電機拖動及其調(diào)速系統(tǒng)中都會用到變流技術(shù)，因此簡單、實用、控制準(zhǔn)確的觸發(fā)和驅(qū)動電路就顯得尤其重要。本 文介紹由8098單片機控制的一種電子換向器在IGBT逆變器中的應(yīng)用，用于無刷直流電機的調(diào)速系統(tǒng)。1系統(tǒng)硬件組成及其原理本系統(tǒng)為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，被控對象是無刷直流電機，如圖1所示。圖1調(diào)速系統(tǒng)框團無刷直流電機是由一組變流器、一臺同步電機和一個轉(zhuǎn)子位置檢測器組成。主電路由蓄電池，電容以及IGBT逆變器組成，如圖2所示。但無刷直流電機中的變流 器

2、和一般變流器不同，它受控于轉(zhuǎn)子位置檢測器，是一個所謂“自控式逆變器。無刷直流電機繞組中流過的電流和通常電機中所通過的電流不同。以三相Y連接全控橋兩兩導(dǎo)通電路為例，所謂兩兩導(dǎo)通是指每一瞬間只有兩個功率管道通，每隔1/6周期60度電角度換向一次，每次換向一個功率管，每一個功率管導(dǎo)通120度電角度。位置信號發(fā)生器既用來產(chǎn)生位置信號，又可輸入8098進(jìn)行測速和轉(zhuǎn)向判別?？刂齐娐酚?098單片機及其外圍電路組成?？刂葡到y(tǒng)將直流電變成三相可調(diào) 的交流電，實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。電流環(huán)是利用滯回比擬器對電流進(jìn)行跟蹤控制。轉(zhuǎn)速環(huán) 那么是由8098單片機實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的數(shù)字 PI調(diào)節(jié)以及電機運行狀態(tài)的判別。外圍電路主要是由鍵盤

3、電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、EPROM(2764)驅(qū)動輸出電路等組成。由上述可知電機的調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)該是一個完整而又相對復(fù)雜的整體，由于篇幅有限，以下僅對逆變器的觸發(fā)和驅(qū)動電路作比擬詳細(xì)地介紹。2.電子換向器根據(jù)三相橋式逆變器對觸發(fā)脈沖的要求，PWMfe子換向器即是綜合電流調(diào)節(jié)器輸出的PWM信號、電機轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩等多種控制信號，產(chǎn)生逆變器開關(guān)觸發(fā)信號的主要部件。本系統(tǒng)使用一片EPROM 2764來實現(xiàn)控制邏輯。即將 2764的地址線作為輸入信號端，數(shù)據(jù)線作為輸出信號端，預(yù)先將電機各種運行狀態(tài)下的開關(guān)信號存入EPRO中，對應(yīng)不同的輸入信號，輸出相應(yīng)的控制信號。電子換向器的電路圖如 圖3所示。表1為電機正常工作

4、的情況下，處于正轉(zhuǎn)電動狀態(tài)時的開關(guān)狀態(tài)表。其中EPROI地址線所輸入的信號為：276-474004049H>>F啤nilsFWf'5A0:保護(hù)信號，“1 ：正常運行，“ 0：故障運行。A1：電流調(diào)節(jié)器輸出的 PWMI號，電流調(diào)節(jié)器在本系統(tǒng)中采用的是滯回調(diào)節(jié)器兩態(tài)調(diào)節(jié)器，對電機定子電流進(jìn)行直接跟蹤控制，即將電流給定值和電流反應(yīng)的實時采樣值輸入到比擬器，有滯回比擬器調(diào)節(jié)開關(guān)元件的導(dǎo)通關(guān)斷時間，從而調(diào)節(jié)電流大小，“ 1：高電平。“ 0：低電平。A2:轉(zhuǎn)矩信號電動、制動信號，“1：電動狀態(tài)，“ 0：制動狀態(tài)。A3A5轉(zhuǎn)子位置信號PAPBPC。A6:限速回饋制動信號，“ 1正常，“

5、0制動。A7:緊急停機信號，“1正常，“0停機。A8:轉(zhuǎn)向信號，“ 1正轉(zhuǎn)，“ 0反轉(zhuǎn)。圖中，與非門4049、非門7406以及和它相連的電阻組成的電路的作用是完成 電平之間的匹配。3.驅(qū)動電路IGBT是集MOSFE的電壓鼓勵和GTR勺大電流低導(dǎo)通電阻等優(yōu)點于一體的器件， 其驅(qū)動電路采用IGBT的專用驅(qū)動模塊 EXB841,其驅(qū)動電路如圖4所示。系統(tǒng)正常 工作時，當(dāng)PWMt號為高電平時，EXB841的14腳變低電平，在15腳和14腳之間 有電流流過，3腳和11腳間輸出+15V電壓，開通IGBT。當(dāng)IGBT過流時，EXB841 的6腳通過快速二極管 D1檢測到C點電位升高，3腳輸出電壓逐步降低，慢

6、速關(guān) 斷IGBT。假設(shè)延時后過流仍未消失，那么認(rèn)為是真短路，5腳變低電平，使光耦工作，輸出封鎖信號去封鎖 PW脈沖，使IGBT完全關(guān)斷。驅(qū)動電路中的“ GND所指地為 驅(qū)動電路地，為了平安，圖中驅(qū)動電路和控制電路通過光耦個離開了，所以驅(qū)動電路和控制電路不共地。m址« 1黑件*A3-hA3-A2-AlTJ'?T«'T4TitpO21卍IFI*'wIXMJCFIC：TW口：2H2陽ODEH-Or'b1b1E!?0*KOOCDH-X*b'艸KwOFFH，'0(1"I*31*?卜'Iv山l«MD7H-T3&

7、lt;-T斗1*?hom,O'I1W0-I*3(b1*'WQ5H'X*'bWHI2i*5QFfflQwI'1b1WI'11-'1-QCDFH存T3HKD-KI*5ODBH-I-1r1Wpi-'2WDH-X*X卜WILL*5OFfK,o21-O*1I-'-g2eT®Q；22I*-1pE7H-sI*52221*4rOOGSWX->?知I*32ap詰醮a0-21+5卜忖2&OEFH.Tl<2g2如MW2L121-'(K2OCEDH，X?X-J222如arm*1o-1222bj2200PMT如TSit-0-1J1J3LJ