使用霍爾效應(yīng)傳感器的無刷直流 (bldc) 電機(jī)梯形控制

1、應(yīng)用報告ZHCA558–July2013使使用用霍霍爾爾效效應(yīng)應(yīng)傳傳感感器器的的無無刷刷直直流流(BLDC)電電機(jī)機(jī)梯梯形形控控制制BilalAkinManishBhardwaj摘摘要要這份應(yīng)用報告提出了使用TMS320F2803x微控制器控制無刷直流電機(jī)的解決方案。TMS320F280x器件是C2000?系列微控制器的部件，它通過減少系統(tǒng)組件實現(xiàn)用于三相電機(jī)的智能控制器的成本有效設(shè)計，并且提高了效率。使用這些器件，有可能實現(xiàn)更加精確的

2、控制算法。下面給出了一個完整的解決方案：可在本文檔中找到控制結(jié)構(gòu)、電源硬件拓?fù)洹⒖刂朴布蛯δ芰哭D(zhuǎn)換效率的評價。這份應(yīng)用報告涵蓋了以下內(nèi)容：?磁場定向電機(jī)控制原理的理論背景?基于模塊化軟件塊的遞增構(gòu)建級?試驗結(jié)果內(nèi)內(nèi)容容1簡介...........................................................................................................

3、................22BLDC電機(jī)...................................................................................................................33BLDC電機(jī)控制.......................................................................

4、.......................................44系統(tǒng)拓?fù)?.....................................................................................................................5532位C2000控制器針對數(shù)字電機(jī)控制(DMC)的優(yōu)勢............................

5、.....................................86TI文獻(xiàn)和數(shù)字電機(jī)控制(DMC)庫.........................................................................................87硬件配置（HVDMCR1.1套件）........................................................

6、................................138遞增系統(tǒng)構(gòu)建用于傳感BLDC項目......................................................................................169參考書目............................................................................

7、........................................33圖圖片片列列表表1具有一個永磁對極轉(zhuǎn)子的三相同步電機(jī)...................................................................................32針對一個BLDC電機(jī)的速度和電流控制環(huán)路配置.............................................

8、..........................43兩相打開運行和轉(zhuǎn)矩紋波內(nèi)的電氣波形...................................................................................54正弦波電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)矩紋波被控制為一個BLDC.....................................................................

9、......55三相反相器...................................................................................................................66依據(jù)PWM占空比的分流電阻器壓降（軟斬波）.....................................................................

10、...77一個3相BLDC驅(qū)動實現(xiàn)................................................................................................108BLDC電機(jī)霍爾傳感器控制的總體方框圖..............................................................................119軟件流.

11、......................................................................................................................1210使用交流電源生成直流總線電源....................................................................................

12、.....1411使用外部直流電源為反相器生成直流總線..............................................................................1512PWM輸出：PWM1（黃色），PWM2（粉色）和PWM5（綠色），PWM6（藍(lán)色）........................18131級遞增系統(tǒng)構(gòu)建方框圖...............................

13、................................................................1914霍爾效應(yīng)傳感器的輸出，霍爾A，B和C...............................................................................2115PWMDAC輸出BemfA，BemfB和BemfC(Vdcbus=160V).............

14、..........................................2116(a)mod6計數(shù)器(b)脈沖輸出，dlog.prescalar=3...................................................................22C2000CodeComposerStudioaretrademarksofTexasInstruments.Allothertrademar

15、ksarethepropertyoftheirrespectiveowners.1ZHCA558–July2013使用霍爾效應(yīng)傳感器的無刷直流(BLDC)電機(jī)梯形控制SPRABQ6—:wwws.sctechlitSPRABQ6版權(quán)?2013TexasInstrumentsIncpatedNSACBABC.cnBLDC電機(jī)2BLDC電電機(jī)機(jī)BLDC電機(jī)是一個在轉(zhuǎn)子（移動部分）上具有永磁體，而在定子上（固定部分）上具有繞組的交流同步電機(jī)。永

16、磁體生成轉(zhuǎn)子磁通，而通電的定子繞組產(chǎn)生磁極。轉(zhuǎn)子（與一個條狀磁體等效）被通電定子相位吸引。通過使用適當(dāng)?shù)男蛄衼頌槎ㄗ酉辔还╇?，在定子上?chuàng)建并保持了一個旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子的這個跟隨定子上磁極的操作，是同步永磁電機(jī)內(nèi)使用的基本操作。必須控制轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場間的導(dǎo)程以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而且這個同步表示對轉(zhuǎn)子位置的了解。圖圖1.具具有有一一個個永永磁磁對對極極轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的三三相相同同步步電電機(jī)機(jī)在定子端，三相電機(jī)是最常見的。這些電機(jī)在精確控制和控制定子電流所

17、需的電力電子器件的數(shù)量之間提供一個良好的折衷。對于轉(zhuǎn)子，大量的磁極通常針對同一電平的電流生成更大的轉(zhuǎn)矩。另一方面，通過添加更多的磁體，會達(dá)到一個點，由于磁體之間所需的空間，在這個點上，轉(zhuǎn)矩不再增加。制造成本也會隨著磁極的數(shù)量的增加而增加。因此，磁極的數(shù)量是成本、轉(zhuǎn)矩和體積之間的一個折衷因素?？墒褂煤芏喾椒▽τ来磐诫姍C(jī)進(jìn)行分類，但是應(yīng)關(guān)注其中的兩個依賴于反電勢系統(tǒng)配置的分類方法：無刷直流(BLDC)電機(jī)和永磁同步電機(jī)(PMSM)。這個術(shù)

18、語定義了同步電機(jī)反電勢的形狀。BLDC和PMSM電機(jī)在轉(zhuǎn)子上都具有永磁體，但是它們的磁通分布和反電勢系統(tǒng)配置是不同的。為了獲得同步電機(jī)的最佳性能，識別電機(jī)的類型十分重要，以按照下面部分描述的那樣采用最合適的控制類型表表1.BLDC和和PMSM電電機(jī)機(jī)間間的的比比較較BLDC和和PMSM電電機(jī)機(jī)間間的的比比較較BLDCPMSM同步機(jī)器同步機(jī)器直流供電正弦電流供電梯形反電勢正弦反電勢定子磁通位置每60換相持續(xù)定子磁通位置變化同一時間只有兩個

19、相位打開(ON)有可能在同一時間打開三個相位換相時的轉(zhuǎn)矩紋波換相時無轉(zhuǎn)矩紋波可聞范圍內(nèi)的低階電流諧波由正弦激發(fā)造成的更少諧波由諧波含量造成的更高內(nèi)核損耗更低的內(nèi)核損耗更少的開關(guān)損耗同一開關(guān)頻率上的更高開關(guān)損耗控制算法相對簡單控制算法是數(shù)學(xué)密集型?兩個電機(jī)類型都是同步機(jī)器。它們之間的唯一區(qū)別是感應(yīng)電壓的形狀不同，造成這一差異的原因是兩個不同的定子線圈的接線方式。反電勢在BLDC電機(jī)中是梯形的，而在PMSM電機(jī)情況下為正弦曲線。?BLDC機(jī)

20、器應(yīng)該由正弦電流驅(qū)動，而PMSM由直流驅(qū)動，但是為了獲得更佳的性能，PMSM電機(jī)應(yīng)該由正弦電流激勵，BLDC機(jī)器應(yīng)該由直流激勵。?很難用模擬技術(shù)實現(xiàn)幾個電流傳感器和正弦相位電流所要求的正弦電機(jī)的圓柱形結(jié)構(gòu)（硬件和軟件）。因此，出于成本和簡單性的考慮，很多電機(jī)（類似于梯形的正弦曲線）由直流驅(qū)動（低分辨率位置傳感3ZHCA558–July2013使用霍爾效應(yīng)傳感器的無刷直流(BLDC)電機(jī)梯形控制SPRABQ6—:wwws.sctechli