新速度测量技巧和速度控制

罗信治瓦格西^一号AcyM Kottail²斯里吉思库马尔³

PG学术局EEE公司,Mar Athanasius工程学院,印度喀拉拉
教授DeptEEE公司,Mar Athanasius工程学院,印度喀拉拉
科学家/工程师,印度TrivandrumVSKAViones生产设施分局

抽象性

本文描述五相BLDC电机速度测量方法,用微芯PIC24HJ128GP310微控制器对转子定位传感器输出脉冲进行频率测量数字PI控制器还使用反馈电路中建议速度测量法实施微控件生成PWM信号并按规定值周期按期望速度运行马达速度响应曲线显示各种dc供应电压和加载条件实验结果显示拟议方法实际可行

关键字

5级BLDC电机、微控件、大厅传感器、PI控制器

导言

BLDCMotics高效率、长寿、平滑托盘交付和高速运算取代传统交际电机免刷DC电机使用电子通迅器极大提高系统可靠性此外,它降低系统维护成本并创建清洁安全工作系统环境机器人、汽车、航空航天、医疗设备、家电、计算机外围设备等都广泛使用[1]三相驱动系统多年来广泛使用,因为有这类机器、转置器、建模控制器和控件可用性。多相位驱动器可能仅限于需要高性能和可靠性的专门应用(如EV、HEV、航空航天、船舶推进和高功率应用)和成本需求与总体环境相比不那么压抑时

多相位机系统数目多,即拥有多度自由,可用于多项目的,如提高电容密度、监控等电源电子学进步后多相位倒转器高功率电子设备像开关可以向多相位机提供电源多级逆序表示相位相位增量逐级增量而不引起电压变化,减压脉冲并增加脉冲频率,降低dc链路当前口音,减少Stator铜损耗,提高每框架功率输出量,提高可靠性,即使开放一两个阶段也能继续运行多级机额外自由度用于提高容错能力,从而提高系统总体性能并有更多空间电压向量,使直接电压控制系统中叉度和通量得到更好的调整[2]

高性能电动机高动态命令跟踪加载调节响应在许多工业应用中起重要作用举例说,航空航天领域有一些应用,如离心机、泵、机器人臂控件、陀螺仪控件等应用使用高级控制算法并可能使用速度反馈设备[3]近些年来,数字控制系统继续使用快速计算数字微处理器和微控制器替代经典模拟控制 [4]转子速度可用外部旋转编码器或泰赫计测定另一种替代方法基于轮廓感应器周期估计上述方法费用昂贵,有时因规模问题不可行。本文描述16位微控制器平台上简单可行速度测量法5级BLDC汽车PI速度控制器还使用反馈电路中建议速度测量法实施控制器调整PWM信号的值班周期,将电流速度提升到理想水平,从而改变电流绕行平均电压

提议的五级驱动器

A.操作论

5级BLDC电机有10度变换状态,并因此从5段反转器中进料旋转场由陷阱分解变换生成,电机正常运行需要将斜角从strator到转子近900控件块图图五相BLDC电机显示图图图BLDC电机控制系统主要包括DC电压源、电电反转器、电机、转子定位传感器和数字控制器转子位置信息使用HallEffect传感器感知嵌入电机非驱动端的电机中,用于执行电子切换转子磁极贴近Hall传感器时,会发出高低信号,表示N或S极接近传感器变换序列应用微控制器软件表1显示大厅传感器模式和运动相向转换

.b.第五相位反转器

5相位BLDC电机驱动器内含5段反转器内置转换器四开关一次操作上层开关组二分和下层开关组二分不允许同段两端切换并发举例说,晶体管S1和S6允许同时操作,电路短路,称为拍通,一般会销毁晶体管数字2S1、S3S5S7和S9表示上层开关组和S2S4S6S8S10表示下层开关组5级BLDC电机旋转需要用正向电源充电,另2级负向电流(流出通风流出)和1级非充电条件为了避免交替时拍通,必须在关闭活动晶体管和调试应激活者之间插入死时延迟

提议的单片计量法

在许多驱动系统中,运动控制是一个基本主体,因此快速精确速度测量对高性能控制非常重要。各种装置和技术开发用于快速测量BLDC电机光学方法、机械和光学电容计、沙帽编码器、图像基础系统、机械和磁系统等例子少之又少。其中包括带HallEffic传感器搭建磁感应器,它不仅小小和低成本优势,而且在RPM判定应用方面也提供相对令人印象深刻的性能因此,从微小、自成一体、完全、精确、快快、强免排外、坚固和廉价技术中看,它们似乎是最有希望技术之一

确定RPM有两种方法:频度测量法和周期测量法频度测量优于快速移动设备,如电机和涡轮机,通常转千分之千分之周期测量优于移动慢的设备,例如转小于10RPM的轴RPM测量方程使用频率测量法说明如下:

使用时段测量监控RPM时使用此方程计算RPM

周期从脉冲开始到下一个脉冲开始的时间频段关系

电流多极旋转与机械旋转不匹配四极BLDC汽车使用两轮电对机械旋转正方程测量RPM除以电机极数以获取实RPM

本文用频率测量大厅传感器输出速度并使用16位微控制器完成实现此目标的方法是使用微控制器计数定位传感器信号计数器清空定时器中断服务例程配置计数重置前,计数结果复制到寄存器上,寄存器值对应电轮转电旋转乘以60除以电机极数以显示RPM电机速度传感器脉冲对BLDC电机来说为一简单速度测量法精度高自方法数字域实施以来,复杂性归入软件而非硬件模拟实现的缺陷,如组件老化、敏感温度变异、难以准确传输模拟信号和漂移并抵消模拟组件等,已经消除。速度测量除可编程定时针外不需额外外围程序旋转速度值以这种方式测定后可用作速度控制系统反馈信号

数字化控制BLDCMORTOR

速度控制BLDCMote涉及改变运动相位应用电压,从而按速度命令的要求以恒定速度旋转马达最常用改变电压和电流的方法是使用脉冲Width变换信号需求速率和实际速率之差向速度控制器输入后,基于此差控制PWM脉冲值周期误差速度为正数,表示电机运行慢数,控制器输出应提高,反之亦然最合适的速度控制器是 PI类型控制器快速动作校正用比例术语完成,并会快速产生出错时输出变化集成动作需要有限时间操作,但能力稳定状态误差零.Fig.3显示速度控制块图和图4.显示数字速度控制算法流程图速度控制器根据下列方程计算离散域中比例化整体算法:

kc控制器增益和TI集成时间常量

警告效果

5级BLDC电动控制实验搭建使用PIC24HJ128GP310微控制器PIC24HJ128GP310微控制器使用强16位结构,理想应用依赖高速重复计算并控制适合各种高性能数字信号控制应用拟议的BLDC电机包含十六极和五级相位相容抗药性分别为0.7mH和4.5hm五厅传感器用于感知转子位置大厅传感器使用A3187LUA传感器由5V单源激活十步变换序列生成旋转电机PWM微控件信号通过匹配驱动电路分五相电源反转器切换频率为 10KHz.PWM值勤周期调整以控制通风平均电压并控制速度速度用固定PWM作业周期80%测量验证10V、15V、20V供应电压,图6显示表二表示测量速度和流速显示拟议速度测量法实为可行并精准性强

速度控制机制随后验证控制器增益取为1PC参考速度值设置在使用RS232通信协议和UART的微控制器中设置速度和实际速度错误计算数字比例加集控制器用于放大速度误差并动态调整PWM值勤周期DC供应电压15VFig.7显示速度响应和时间,集速度150RPM不负载条件Fig.8和Fig.9显示PWM输出值和Hall传感器输出值分别为150RPM参考速度

结论

论文描述新速度测量技巧和速度控制BLDC汽车使用高速16比特微控制器提议速度测量技术实验五相BLDC汽车驱动器从五相位电压源反转器中输入闭合循环速度控制使用数字PI控制器也实现描述实施确保动态速度测量和控制加载精度平均误差远小于5%,并可用控制器微调进一步压缩控制算法完全应用软件硬件和构造成本简化测转子位置需要的大厅感应器频率测量,不要求额外传感器、旋转编码器或泰赫计这是一种简单技术,不需要进一步的转换或采样结果显示拟议方法实际可行