一種無(wú)刷直流電動(dòng)機控制系統設計
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永磁直流無(wú)刷電機是近年來(lái)迅速成熟起來(lái)的一種新型機電一體化電機。該電機由定子、轉子和轉子位置檢測元件霍爾傳感器等組成,由于沒(méi)有勵磁裝置,效率高、結構簡(jiǎn)單、工作特性?xún)?yōu)良,而且具有體積更小、可靠性更高、控制更容易、應用范圍更廣泛、制造維護更方便等優(yōu)點(diǎn),使無(wú)刷電機的研究具有重大意義。
本系統設計是利用調壓調速，根據調整供電PWM電源的占空比進(jìn)而調整電壓的方式實(shí)現。本設計采用無(wú)刷直流電機專(zhuān)用控制芯片MC33035，它能夠對霍爾傳感器檢測出的位置信號進(jìn)行譯碼,它本身更具備過(guò)流、過(guò)熱、欠壓、正反轉選擇等輔助功能,組成的系統所需外圍電路簡(jiǎn)單，設計者不必因為采用分立元件組成龐大的模擬電路,使得系統的設計、調試相當復雜,而且要占用很大面積的電路板。
MC33035和MC33039這兩種集成芯片也可以方便地完成無(wú)刷直流電動(dòng)機的正反轉、運轉起動(dòng)以及動(dòng)態(tài)制動(dòng)、過(guò)流保護、三相驅動(dòng)信號的產(chǎn)生、電動(dòng)機轉速的簡(jiǎn)易閉環(huán)控制等。利用專(zhuān)用集成芯片構成的無(wú)刷直流電機控制系統，具有集成度高、速度快及完善的保護功能等特點(diǎn)。驅動(dòng)電路結構簡(jiǎn)單，因而整個(gè)線(xiàn)路外圍元件少、走線(xiàn)簡(jiǎn)單，可大大減小逆變器體積。
2.系統原理
該閉環(huán)速度控制系統用三個(gè)霍爾集成電路作為轉子位置傳感器。用MC33035的8腳參考電壓（6.24V）作為它們的電源，霍爾集成電路輸出信號送至MC33035和MC33039。系統控制結構框圖如圖1所示，MC33039的輸出經(jīng)低通濾波器平滑，引入MC33035的誤差放入器的反相輸入端，而轉速給定信號經(jīng)積分環(huán)節輸入MC33035的誤差放大器的同相輸入端，從而構成系統的轉速閉環(huán)控制。
圖1系統控制原理
3.控制電路設計
MC33035的工作電源電壓范圍很寬，在10V-30V之間，芯片內含有基準電壓6.25V。MC33035內部的轉子位置譯碼器主要用于監控三個(gè)傳感器輸入,以便系統能夠正確提供高端和低端驅動(dòng)輸入的正確時(shí)序。傳感器輸入可直接與集電極開(kāi)路型霍爾效應開(kāi)關(guān)或者光電耦合器相連接。此外,該電路還內含上拉電阻,其輸入與門(mén)限典型值為2.2V的TTL電平兼容。用MC33035系列產(chǎn)品控制的三相電機可在最常見(jiàn)的四種傳感器相位下工作。MC33035所提供的60°/120°選擇可使MC33035很方便地控制具有60°、120°、240°或300°的傳感器相位電機。其三個(gè)傳感器輸入有八種可能的輸入編碼組合,其中六種是有效的轉子位置,另外兩種編碼組合無(wú)效，通過(guò)六個(gè)有效輸入編碼可使譯碼器在使用60°電氣相位的窗口內分辨出電機轉子的位置。MC33035直流無(wú)刷電機控制器的正向/反向輸出可通過(guò)翻轉定子繞組上的電壓來(lái)改變電機轉向。當輸入狀態(tài)改變時(shí),指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖?從而改變整流時(shí)序,以使電機改變旋轉方向。電機通/斷控制可由輸出使能來(lái)實(shí)現,當該管腳開(kāi)路時(shí),連接到正電源的內置上拉電阻將會(huì )啟動(dòng)頂部和底部驅動(dòng)輸出時(shí)序。而當該腳接地時(shí),頂端驅動(dòng)輸出將關(guān)閉,并將底部驅動(dòng)強制為低,從而使電動(dòng)機停轉。MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調制、電流限制電路、片內電壓參考、欠壓鎖定電路、驅動(dòng)輸出電路以及熱關(guān)斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類(lèi)芯片的方法基本類(lèi)似。MC33035外圍電路如圖2。
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