基于雙單片機(jī)通信的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)
2 驅(qū)動(dòng)電路
絕緣柵極雙極型晶體管IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電壓一般為15V±10%,而關(guān)斷負(fù)偏置電壓為5~6V。因此選用TLP250驅(qū)動(dòng)IGBT,電路如圖3所示。 TLP250內(nèi)部是光電耦合的,實(shí)現(xiàn)將控制電路與主電路隔離。當(dāng)3腳接收到一個(gè)低電平時(shí),VGE輸出近似為15V,可以驅(qū)動(dòng)IGBT使其導(dǎo)通;相反,當(dāng)3 腳接收到一個(gè)高電平時(shí),VGE輸出近似為-5V,使IGBT截止。六只TLP250隨著輸入電平變化,可以很好地控制IGBT的開(kāi)斷,從而實(shí)現(xiàn)換相。
3 保護(hù)電路
3.1 起動(dòng)時(shí)的限流保護(hù)電路
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),由于轉(zhuǎn)速較低,故轉(zhuǎn)子磁通切割定子繞組所產(chǎn)生的反電勢(shì)很小,因而可能產(chǎn)生過(guò)大的電流I。通常要加過(guò)流保護(hù)電路。主回路中通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流最終通過(guò)電阻Rf接地。因此,Uf=Rf·IM,其大小正比于電動(dòng)機(jī)的電流IM,Uf通過(guò)10kΩ電阻與電壓比較器LM324反相輸入端相連。當(dāng)Uf大于LM324正相輸入端給定電壓U0時(shí),LM324輸出低電平。使發(fā)光二極管導(dǎo)通,則三極管C端輸出低電平。由于C端與三輸入與非門74LS10相連,不論另外兩輸入如何,其輸出必為高電平,因而從TLP250輸出-5V,同時(shí)關(guān)斷了Q2、Q4、Q6三只 IGBT,即切斷子主電路。當(dāng)UfU0時(shí),LM324輸出高電平,這時(shí)它不起任何作用,電機(jī)正常換相。
3.2 運(yùn)行時(shí)的邏輯保護(hù)電路
為防止單片機(jī)系統(tǒng)受環(huán)境干擾或執(zhí)行程序時(shí)出錯(cuò),在單片機(jī)輸出端加了一個(gè)邏輯保護(hù)電路,其電路如圖5所示。假定起動(dòng)電流不超過(guò)最大電流,則輸入C不起任何作用,輸出只受P10~P15控制。按照所設(shè)計(jì)的橋式電路,要求Q1與Q4、Q2與Q5、Q3與Q6不能同時(shí)導(dǎo)通,否則通過(guò)IGBT的電流過(guò)大,導(dǎo)致過(guò)流損壞。根據(jù)電路的邏輯關(guān)系,當(dāng)P10P13、P11P14、P12P15出錯(cuò),都輸出低電平,或者P0口輸出均為低電平(高電平),Q1Q4、Q2Q5、 Q3Q6沒(méi)有同時(shí)導(dǎo)通,很好地保護(hù)了電路。
4 測(cè)速電路
如果要對(duì)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制,首先要對(duì)它的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確測(cè)量。筆者利用轉(zhuǎn)子位置傳感器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)來(lái)反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速。將傳感器輸出端接到單片機(jī)的P15口,隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),單片機(jī)不斷的接收到高低電平。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到一個(gè)下跳沿時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)定時(shí)器T1工作,直到接收到下一個(gè)相鄰的下跳沿時(shí)為止。相繼兩個(gè)高電平之間的時(shí)間與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比,可以測(cè)量出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
5 雙單片機(jī)控制電路
5.1 設(shè)計(jì)原理
在本設(shè)計(jì)方案中,用單片機(jī)來(lái)控制無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)、換相、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)及停車。在設(shè)計(jì)中,由于程序在測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí),有一個(gè)等待延時(shí)時(shí)間,如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低,則傳感器傳輸?shù)膬蓚€(gè)高電平間隔較大,則必然影響到電機(jī)換向,使電機(jī)失步而停車。為避免這種情況,在設(shè)計(jì)時(shí)使用了兩片89C52單片機(jī),其中一塊為主單片機(jī),一塊為從單片機(jī)。從單片機(jī)主要負(fù)責(zé)控制電動(dòng)機(jī)的換相時(shí)機(jī)。當(dāng)從單片機(jī)接收到轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路的轉(zhuǎn)子位置信息后,由其P1口向邏輯保護(hù)電路發(fā)出兩路信號(hào),邏輯保護(hù)電路將接收到的信號(hào)反相后傳輸給六只IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電路,從而控制定子繞組的換相時(shí)機(jī)。主單片機(jī)負(fù)責(zé)測(cè)量轉(zhuǎn)速,并將測(cè)到的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速比較,將比較結(jié)果通過(guò)串行口TXD傳送到從單片機(jī)。從單片機(jī)接收到信息后,在換相時(shí)機(jī)不變的前提下,改變定子國(guó)繞組電流通電時(shí)間,從而達(dá)到調(diào)整的目的。單片機(jī)接法如圖6所示。
評(píng)論