當(dāng)前位置:機(jī)電之家首頁 >> 電工園地>> 應(yīng)用案例 >> 系統(tǒng)方案 >> 基于C868的低成本開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)
基于C868的低成本開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)

引言

    開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)具有諸多明顯優(yōu)勢,例如結(jié)構(gòu)簡單、高起動轉(zhuǎn)矩、高效率、高可靠性和低成本等等,正不斷引起各行各業(yè)的關(guān)注。電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體;定子各極上繞有集中繞組,徑向相對極的繞組串聯(lián),構(gòu)成一相。開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行基于“磁阻最小”原理—磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合,因磁場扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。在電機(jī)運(yùn)行時(shí),每相繞組只有在該相電感處于增加階段時(shí)通電,而在電感處于減少時(shí)必須斷電。兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件必須同時(shí)導(dǎo)通,兩個二極管在兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)同時(shí)導(dǎo)通。決定電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的是各相繞組的通斷點(diǎn)順序(換流表)而不是電流方向。顯然,電機(jī)的換流時(shí)刻與轉(zhuǎn)子具體位置直接相關(guān)。

    必須特別指明的是正轉(zhuǎn)矩(電動轉(zhuǎn)矩)只有當(dāng)電機(jī)電感增加階段才能得到,而在電感處于減少時(shí)只能得到負(fù)轉(zhuǎn)矩(制動轉(zhuǎn)矩)。因此相電流的大小以及開始和截止的確切時(shí)刻是決定開關(guān)磁阻電機(jī)最終運(yùn)行性能的關(guān)鍵因素。

    無論系統(tǒng)采用何種控制策略,在開關(guān)磁阻電機(jī)控制中需要用到下列兩種PWM調(diào)制方法。

    ·電壓型PWM調(diào)制-低速區(qū)域

    當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),兩次換流之間的間隔足夠大,常見的固定頻率電壓型PWM調(diào)制用于控制電流幅值及其變化。

    ·單脈沖觸發(fā)模式-高速區(qū)域

    隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷增加,換流間隔的不斷減小以及反電勢的影響日益明顯,相電流的調(diào)節(jié)越來越困難。最終當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后,已無法通過控制相電流的幅值及其變化來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,而只能通過控制相電流導(dǎo)通和截止的時(shí)刻來達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,此時(shí)電機(jī)處于單脈沖觸發(fā)運(yùn)行模式,如圖2所示。在這種模式下,通過不斷調(diào)整各相電流的導(dǎo)通和截止時(shí)刻,就能保證在正轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生區(qū)域及時(shí)加上電流,而在負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)域來臨之前及時(shí)關(guān)斷電流,從而保證電機(jī)的正常運(yùn)行。

    C868和CAPCOM6E

    C868是英飛凌8位單片機(jī)產(chǎn)品家族中的新成員,可為各種應(yīng)用和系統(tǒng)提供低成本的先進(jìn)控制功能。對于研發(fā)和批量生產(chǎn),SRAM型號可以最低的系統(tǒng)費(fèi)用實(shí)現(xiàn)高度的靈活性。對應(yīng)的ROM型號能進(jìn)一步降低成本。借助功能強(qiáng)大的片上PWM發(fā)生單元CAPCOM6E,C868滿足了對低成本、高實(shí)時(shí)性的電力電子控制的所有要求。利用靈活的CAPCOM6E,由硬件/軟件處理所有對時(shí)間要求十分苛刻的任務(wù),而CPU則處理用戶命令,并可進(jìn)行相應(yīng)的控制運(yùn)算。內(nèi)置的5通道/8位ADC所具備的同步特性有助于測量無噪音相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)。

    CAPCOM6E是一種功能強(qiáng)大、靈活的比較捕捉單元,可驅(qū)動多種類型的電機(jī)(交流異步電機(jī)IM、直流無刷電機(jī)BLDC和開關(guān)磁阻電機(jī)SRM等),是基于此類PWM單元十多年的研發(fā)的最新成果。

    CAPCOM6E具備以下特性:

    ·2個獨(dú)立的帶預(yù)分頻器的16位計(jì)時(shí)器。

    T12具有三個捕捉/比較通道,每個通道有兩個輸出,可用作捕捉通道或比較通道,并且具備死區(qū)時(shí)間控制,可避免功率電路出現(xiàn)短路。

[NextPage]

T12有中心對齊、邊緣對齊、單脈沖觸發(fā)模式和滯環(huán)控制等控制模式,可用于控制感應(yīng)電機(jī)IM、直流無刷電機(jī)BLDC和開關(guān)磁阻電機(jī)SRM。

    對于開關(guān)磁阻電機(jī),其單脈沖觸發(fā)模式可用于電機(jī)高速區(qū)域的控制。

    T13有一個獨(dú)立的比較通道和一路輸出,可生成高速PWM信號,并控制占空比。T13也支持單脈沖觸發(fā)模式,可與T12同步。PWM信號可自動迭加至T12的六路輸出中任何一個(或全部)的有效電平上。

    對于開關(guān)磁阻電機(jī),在低速區(qū)域,可以通過T13PWM的占空比控制電機(jī)的相電流幅值及其變化,從而調(diào)節(jié)電機(jī)速度。

    所有計(jì)時(shí)器輸出信號均可在一個多通道控制模塊中進(jìn)行配置和變更。

    ·CAPCOM6E還能檢測轉(zhuǎn)子位置,并帶有噪聲濾除功能。

    ·CAPCOM6E的另一個重要功能是緊急中斷輸入CTRAP—該功能確保當(dāng)電平低時(shí)CAPCOM6E中T12的六個輸出處于用戶預(yù)先定義的狀態(tài)。

   對于開關(guān)磁阻電機(jī)控制,轉(zhuǎn)子位置反饋信號由CCPOS0-CCPOS2輸入。T13生成的高頻PWM信號將以高達(dá)50ns的分辨率,加至T12的CC60-CC62和COUT60-COUT62輸出中的任何一個的有效電平。CTRAP是緊急中斷輸入。如果該輸入為低,CC60-CC62和COUT60-COUT62將立即變?yōu)轭A(yù)定義的電平,以實(shí)現(xiàn)過流/過壓保護(hù)。用戶僅需設(shè)置各種寄存器的值,例如周期寄存器、比較寄存器、偏移寄存器等等,即可輕松快捷地控制CAPCOM6E。

   該電機(jī)帶有轉(zhuǎn)子位置反饋(霍爾傳感器)。主電路采用常見的(一相)雙開關(guān)結(jié)構(gòu)。這兩個開關(guān)都由高頻PWM信號控制。C868的CAPCOM6E首先工作在多通道模式,按照轉(zhuǎn)子位置反饋信號輸出固定頻率的電壓型PWM控制信號,把電流控制在指定范圍。直流母線電流由A/D轉(zhuǎn)換器輸入。該A/D轉(zhuǎn)換器由CAPCOM6E的T13同步觸發(fā),可躲過電流尖峰,采入真實(shí)的電流信號。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后,CAPCOM6E轉(zhuǎn)入單脈沖觸發(fā)模式。此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器由T12同步觸發(fā)。圖5所示為低速區(qū)域的PWM輸出波形和相電流波形。

    結(jié)語

    本文介紹了采用英飛凌最新推出的8位單片機(jī)C868及其功能強(qiáng)大、靈活自如的PWM發(fā)生單元CAPCOM6E實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的方法。除了一般常見的PWM控制外,C868的CAPCOM6E特設(shè)單脈沖觸發(fā)模式,專門用于開關(guān)磁阻電機(jī)的高速區(qū)域的控制。C868所帶A/D轉(zhuǎn)換器的同步功能可以進(jìn)行精確的無噪聲的電流測量,對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也有很大的幫助。

作者:未知 點(diǎn)擊:496次 [打印] [關(guān)閉] [返回頂部]
本文標(biāo)簽:基于C868的低成本開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)
* 由于無法獲得聯(lián)系方式等原因,本網(wǎng)使用的文字及圖片的作品報(bào)酬未能及時(shí)支付,在此深表歉意,請《基于C868的低成本開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)》相關(guān)權(quán)利人與機(jī)電之家網(wǎng)取得聯(lián)系。
關(guān)于“基于C868的低成本開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)”的更多資訊

電子樣本

SN系列樣冊
:鞏經(jīng)理
:13915946763
:南京塞姆泵業(yè)有限公司
個人求購

吳小姐 【求購】  粉碎機(jī)  2025-12-5
 【求購】  冶煉用的重...  2025-12-5
柳女士 【求購】  斷路器  2025-12-5
林志揚(yáng) 【求購】  無石棉墊片  2025-12-4
張一帆 【求購】  首件測試儀  2025-12-4
王飛 【求購】  gf流量計(jì)  2025-12-4
 【求購】  全自動印刷...  2025-12-4
 【求購】  LED屏  2025-12-3
VIP公司推薦