直流無刷電動機(jī)工作原理與控制方法

圖12 直流無刷電動機(jī)計算機(jī)控制原理圖
換相的控制
　　根據(jù)定子繞組的換相方式，首先找出三個轉(zhuǎn)子磁鋼位置傳感器信號H1、H2、H3的狀態(tài)，與6只功率管之間的關(guān)系，以表格形式放在單片機(jī)的EEPROM中。8751根據(jù)來自H1、H2、H3的狀態(tài)，可以找到相對應(yīng)的導(dǎo)通的功率管，并通過P1口送出，即可實(shí)現(xiàn)直流無刷電動機(jī)的換相。
起動電流的限制
　　主回路中串入電阻R13，因此Uf=R13*IM，其大小正比于電動機(jī)的電流IM。而Uf和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓U0分別送到LM324運(yùn)算放大器的兩個輸入端，一但反饋電壓大于Uf大于來自數(shù)模轉(zhuǎn)換的給定信號U0，則LM324輸出低電平，使主回路中3只功率管VF4、VF6、VF2不能導(dǎo)通，從而截斷直流無刷電動機(jī)定子繞組的所有電流通路，迫使電動機(jī)電流下降，一旦電流下降到使Uf小于U0，則LM324輸出回到高電平。主回路又具備導(dǎo)通能力，起到了限制電流的作用。
轉(zhuǎn)速的控制
　　在直流無刷電動機(jī)正常運(yùn)行的過程中，只要通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓U0，就可控制直流無刷電動機(jī)的電流，進(jìn)而控制電動機(jī)的電流。即8751單片機(jī)通過傳感器信號的周期，計算出電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并把它同給定轉(zhuǎn)速比較，如高于給定轉(zhuǎn)速，則減小P2口的輸出數(shù)值，降低電動機(jī)電流，達(dá)到降低其轉(zhuǎn)速的目的。反之，則增大P2口的輸出數(shù)值，進(jìn)而增大電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
PWM控制的實(shí)現(xiàn)
　　轉(zhuǎn)速控制也可以通過PWM方式來實(shí)現(xiàn)。圖13和圖14為PWM控制實(shí)現(xiàn)直流無刷電動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。

圖13 PWM控制原理圖

圖14 PWM控制原理圖
　　直流無刷電動機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，通過改變換相次序來改變其轉(zhuǎn)動方向。具體做法只需要更換一下?lián)Q相控制表。
變結(jié)構(gòu)控制的實(shí)現(xiàn)
　　當(dāng)直流無刷電動機(jī)處于起動狀態(tài)或在調(diào)整過程中，采用直流無刷電動機(jī)的運(yùn)行模式，以實(shí)現(xiàn)動態(tài)相應(yīng)的快速性，一旦電動機(jī)的轉(zhuǎn)速到了給定值附近，馬上把它轉(zhuǎn)入同步電動機(jī)運(yùn)行模式，以保證其穩(wěn)速精度。這時計算機(jī)只需要按一定頻率控制電動機(jī)的換相，與此同時，計算機(jī)在通過位置傳感器的信號周期，來測量其轉(zhuǎn)速大小，并判斷它是否跌出同步。一旦失布，則馬上轉(zhuǎn)到直流無刷電動機(jī)運(yùn)行，并重新將其拉入同步。

圖15 直流無刷電動機(jī)的變結(jié)構(gòu)控制