無刷直流電機(無感測器)學習 (2)

2021-09-29 12:21:52 字數 2750 閱讀 1505

一.內容

此次學習主要完成了無霍爾感測器的電機的工作原理及對應程式的學習。

二.知識點

1.無感無刷直流電機

經過前面的學習,了解到了有感測器的工作原理。簡單的來說,就是通過通斷更改繞組的磁場,使得永磁轉子會隨著磁場的變換為變換,但是要想讓電機隨著乙個方向變換的話,那麼三個繞組的磁場變換也要按照一定的規律來發生變化,這裡就需要提前知道轉子的方向,才能夠進一步有目的的去改變繞組的磁場,使其來引導轉子轉動,而且由於慣性,為了追求效益,往往我們需要提前更改磁場方向。所以說,轉子的位置的獲取成為了電機轉動必不可少的處理部分,而霍爾感測器就可以很好的實現這個功能,也就是我們之前所學習的有感無刷電機。

但是霍爾感測器的存在,也導致了無刷直流電機的重量和尺寸的增加,同時也使得無刷直流電機更加依賴於霍爾感測器,而感測器本身的不易安裝和維護,使得無刷電機無法在一次惡劣的環境中使用,所以導致了無感bldc的出現。

2.基本原理

在對有霍爾感測器電機的研究中發現,反電動勢的檢測總在第三相未通電繞組,檢測過零點時,再延時30°進行換相。那麼在無感無刷直流電機的檢測當中,可以使用這條規律,那麼無感無刷直流電機的位置檢測可以轉換成反電動勢過零點的檢測。

3. 原理圖分析與學習

3.1電機控制

首先看電機控制模組,分別對比有感測器和無感測器的模組,如圖1,圖2所示。

他們的輸入訊號都是由晶元輸出的pwm通過ir2136三相橋驅動積體電路而輸出的訊號,整體結構略有不同,但實現的功能相差無幾。對比我們可以發現無感無刷直流電機比有感無刷直流電機的電機控制模組多了狀態數字取樣模組,這個模組也是全數字反電動勢法的核心所在,這個模組的輸出訊號接到了晶元的adc通道,進行模數轉換。

3.2電源模組電源模組

用對應的晶元,將24v電壓轉換為5v,15v,再由5v轉換成3.3v,以供在其他模組使用,如圖3所示。

3.3三相整合驅動電路

三相整合驅動模組如圖4所示。

ir2136晶元可以根據輸入的pwm訊號來控制輸出電流的通斷情況,輸出的電流就是三相電機的輸入電流,也就是通過ir2136來實現對電機三個繞組的電流通斷的控制,引導電機轉動。

3.4 按鍵模組

按鍵模組如圖5所示。

按鍵是輕觸式,當按鍵按下時,電路導通,便有電流通過,輸出的電流訊號導向晶元的adc模組,晶元對於收到的訊號再進行相應的操作。

4. 程式分析與學習

4.1 按鍵模組按鍵部分的程式如下所示:

while(1)    

} if(key_read(key2))

} }

timeproc();

}

從程式中我們可以發現,程式中起到作用的只有兩個按鍵,作用分別是啟動電機和停止電機。然後就是電機的加速減速函式timeproc()。這裡面控制電機速度並不是通過按鍵來實現的,而是通過幾個引數實現的,但是現在還沒有研究透徹,對於這幾個引數還需要進一步的學習和認識。timeproc()函式如下所示:

void timeproc()

fgt10ms = 0;

uct100ms++;

uct1s++;

if(uct100ms>=10)

if(my_pwm>=1000)

flag = 1;

if(my_pwm>=200)

else

menon();

uct100ms=0;

}

if(uct1s>=100) //每秒的事件處理

if(uct10s>=10) //每秒的事件處理

}

4.2 反電動勢檢測由於沒有了霍爾感測器,這裡程式對轉子位置的判斷需要通過反電動勢過零點來測量運算來實現。主要**如下圖所示。

unsigned long bemf(void)

switch (motora.step)

if(ucmotorad<2)

else

}

else

} voltbemf[0]=voltbemf[1];

voltbemf[1]=voltbemf[2];

}

return 0;

}

這個程式中也用到了多個引數來實現整個程式的執行,但是目前掌握情況並不理想,還需要深入學習。

三、學習總結

這半個月對無感無刷直流電機的學習並沒有實現乙個整個過程的系統的學習,程式這塊理解還存在著諸多的問題,理解上來並不是很清楚,需要進一步的討論與研究。同時在程式的學習過程中也反映出了自己對原理的掌握也不是很透徹,只是大概了解了前因後果,整個過程的公式和硬體的原理都需要在深入的學習。

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