新聞中心

EEPW首頁 > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 三相直流無刷電動機(jī)變頻控制的遠(yuǎn)洋捕撈裝置電路設(shè)計(jì)

三相直流無刷電動機(jī)變頻控制的遠(yuǎn)洋捕撈裝置電路設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2016-12-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  1. 項(xiàng)目名稱:基于FPGA的三相直流無刷電動機(jī)變頻控制的遠(yuǎn)洋捕撈裝置電路設(shè)計(jì)

  2. 項(xiàng)目主要內(nèi)容:遠(yuǎn)洋捕撈裝置在實(shí)際的運(yùn)行過程中要具有根據(jù)魷魚重量的大小而自動調(diào)節(jié)為加速或減速狀態(tài)的功能,并且要具有計(jì)量釣繩長度的能力以實(shí)現(xiàn)當(dāng)釣繩被全部卷起時(shí)釣機(jī)自動停止的功能。

本項(xiàng)目采用FPGA控制三相直流電機(jī),利用其中的EAB可以構(gòu)成存放電機(jī)各相電流所需的控制波形數(shù)據(jù)表和利用FPGA設(shè)計(jì)的數(shù)字比較器可以同步產(chǎn)生多路PWM電流波形,對三相直流電機(jī)進(jìn)行靈活控制,從而滿足遠(yuǎn)洋捕撈裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中的所需。

  1. 創(chuàng)新性:使用XLINX公司的FPGA、功率器件智能模塊IPM PS21865 和霍爾傳感位置偵測,實(shí)現(xiàn)直流無刷電動機(jī)驅(qū)動和調(diào)速,直流無刷電動機(jī)BLDC采用電子換向器替代了傳統(tǒng)直流電動機(jī)的機(jī)械換向裝置,克服了電刷和換向器所引起的噪聲、火花、電磁干擾、壽命短等弊病。直流無刷電動機(jī)既具備交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等。而這些用傳統(tǒng)的單片機(jī)和DSP的控制都難以達(dá)到同樣的控制效果。

  2. 實(shí)用性:使用FPGA實(shí)現(xiàn)多路PWM控制,無須外接D/A轉(zhuǎn)換器,使外圍控制電路大大簡化,控制方式簡潔,控制精度高、控制效果好;控制器采用通用的微控制器AT89S51,技術(shù)成熟,成本低廉。

可實(shí)現(xiàn)性:

FPGA模塊設(shè)計(jì)是通過查詢ROM的方式,獲取所存儲的PWM波形數(shù)據(jù),再經(jīng)由數(shù)字比較器產(chǎn)生相應(yīng)的PWM波形輸出。FPGA模塊在接收到控制器AT89S51模塊發(fā)送過來的命令后,通過對地址計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制而獲取不同PWM波形數(shù)據(jù),可以輸出三相直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)動速度、工作/停止?fàn)顟B(tài)的控制信號。

IPM模塊對FPGA模塊輸出的控制信號進(jìn)行功率放大,從而實(shí)現(xiàn)對三相直流電機(jī)速度的控制。同時(shí),IPM模塊也會返回三相直流電機(jī)的過載保護(hù)和出錯(cuò)保護(hù)信號到控制器AT89S51模塊,控制器模塊在接收到過載保護(hù)和出錯(cuò)保護(hù)信號之后會向FPGA模塊發(fā)出中止命令,F(xiàn)PGA模塊根據(jù)命令中止三相直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),從而起到保護(hù)電機(jī)的作用。

  • 項(xiàng)目實(shí)施方案

方案基本結(jié)構(gòu)圖

圖3-1

方案描述

目前大多數(shù)遠(yuǎn)洋漁船配備的遠(yuǎn)洋捕撈裝置電源控制,仍是采用以往的穩(wěn)恒輸出方式,即電源控制電動機(jī)的信號穩(wěn)定,以實(shí)現(xiàn)勻速控制釣線裝置。在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中暴露出很多問題,傳統(tǒng)的控制方式不能自動應(yīng)對一些特殊情況,比如捕撈魚類數(shù)量突然增多造成釣機(jī)過載,或者由于脫落造成捕撈裝置空載,以及釣線裝置已經(jīng)回收結(jié)束,電動機(jī)不能自動停止,這時(shí)候無法及時(shí)變頻控制電動機(jī)的電源輸出,極容易發(fā)生事故。所以電動機(jī)變頻及控制的問題需要得到及時(shí)解決。我們小組成員計(jì)劃利用FPGA技術(shù),設(shè)計(jì)一個(gè)三相直流無刷電動機(jī)變頻控制的遠(yuǎn)洋捕撈裝置電路。以達(dá)到靈活智能控制釣線裝置,應(yīng)對特殊情況。

直流電機(jī)無刷控制原理

電動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法,與三相異步電動機(jī)十分相似。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極性,在電動機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成,功能是:接受電動機(jī)的啟動、停止、制動信號,以控制電動機(jī)的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等。直流無刷電動機(jī)的控制原理簡圖如圖3-2 。


上一頁 1 2 3 下一頁

評論


技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉