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直流無刷電機(jī)和無刷直流電機(jī)信息智能網(wǎng)

無刷直流電機(jī)與DSP控制技術(shù)相結(jié)合 成本降低的同時(shí)提高性能
2024-05-20

                        電動(dòng)牙科座椅選用稀土永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)體系,此體系將近年來發(fā)展迅速的無刷直流電機(jī)與DSP控制技術(shù)相結(jié)合,選用一片DSP控制器完成對(duì)兩臺(tái)稀土永磁無刷直流電機(jī)的控制,具有低成本、高性能的特色。 稀土永磁無刷電機(jī)因?yàn)榫哂行矢?、性能好、結(jié)構(gòu)簡略、散熱簡單、噪聲小等特色,滿足醫(yī)用行業(yè)對(duì)醫(yī)療器械各方面的特殊要求。因而,以稀土永磁無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直線式驅(qū)動(dòng)組織替代有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)組織和單相交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)組織,具有杰出的社會(huì)含義及廣闊的市場(chǎng)前景。 電動(dòng)牙科座椅具有兩個(gè)自由度,俯仰和升降。本伺服體系選用兩臺(tái)稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)作為運(yùn)動(dòng)控制主部件,針對(duì)兩個(gè)自由度分別處以驅(qū)動(dòng)。 電機(jī)控制部分僅選用一片DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)芯片TMS320LF2407A完成對(duì)兩臺(tái)無刷電機(jī)的控制,充分利用了DSP豐富的片上資源,對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的PWM輸入悉數(shù)選用DSP供給,省去了邏輯芯片,提高了體系的可靠性。通過SPI片內(nèi)串行外設(shè)擴(kuò)展了存儲(chǔ)器芯片,選用FRAM(非易失性存儲(chǔ)器)具有掉電維護(hù)功用,完成在關(guān)電的情況下對(duì)電動(dòng)座椅的方位的記憶。 電機(jī) 電機(jī)額外功率為55W,額外電壓24V,作業(yè)狀況為短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),額外轉(zhuǎn)速1800rpm,規(guī)劃方式按方波規(guī)劃,電機(jī)為十二槽兩對(duì)極。槽形為梯形口扇形槽,繞組方式為三相星形六狀況,槽滿率為52%,轉(zhuǎn)子磁鋼選用粘結(jié)釹鐵硼,徑向充磁。磁鋼詳細(xì)參數(shù)如下:Br》6000Gs,Hc》5000Oe,[BH]max》8MG·Oe,Hjc》10000Oe。有限元剖析中,電機(jī)實(shí)踐電磁轉(zhuǎn)矩為0.2394N·m。 控制器 本控制器主控單元選用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A,主控單元需求檢測(cè)電機(jī)的電流信號(hào)和轉(zhuǎn)子方位信號(hào),并為驅(qū)動(dòng)板供給六路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),因而,控制一個(gè)無刷直流電動(dòng)機(jī),需求6個(gè)PWM輸出,一路ADC轉(zhuǎn)化,三個(gè)捕獲單元。 關(guān)于TMS320LF2407A處理器,因?yàn)槠溆袃蓚€(gè)事情管理器(EVA和EVB),每個(gè)事情管理器都有3個(gè)捕獲單元并能夠輸出6路PWM,所以該芯片能夠一起直接為兩臺(tái)無刷直流電動(dòng)機(jī)供給控制信號(hào)。因?yàn)榭刂菩酒鈬娐份^為老練,但其具有較大的程序存儲(chǔ)器,因而,相關(guān)于硬件而言,要完成針對(duì)電機(jī)的靈活控制,側(cè)重從軟件方面下手。 驅(qū)動(dòng) 本電機(jī)控制體系的驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)電路選用全橋結(jié)構(gòu),通過對(duì)六個(gè)功率元件的開、關(guān)的控制,對(duì)電機(jī)電壓、電流波形進(jìn)行調(diào)制。通過利用TMS320LF2407A內(nèi)含的四個(gè)各自獨(dú)立的16位通用定時(shí)器、六個(gè)全比較器完成電機(jī)電壓的PWM調(diào)制。TMS320LF2407A內(nèi)含可編程死區(qū)控制,六個(gè)全比較器中的任何一個(gè)與通用定時(shí)器、死區(qū)控制單元一起用于發(fā)作一對(duì)有可編程死區(qū)和輸出極性的PWM輸出。共有十二路這樣的PWM輸出。每六個(gè)輸出能夠用來控制無刷直流電機(jī),完成DSP對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的控制。 選用IRF540功率管,該器材最高作業(yè)電壓為100V,最大作業(yè)電流28A,最大功率損耗150W,徹底滿足該體系功率要求;續(xù)流二極管D1~D6選用快恢二極管;電容C1~C3用來吸收直流母線上的尖峰電壓,避免過高的母線電壓擊穿功率管;電阻R2用來檢測(cè)電機(jī)的直流母線上電流,避免電機(jī)過流發(fā)作故障,該過流信號(hào)Isence通過處理后輸入到功率橋的前級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片和DSP處理器中,在過流時(shí)能夠及時(shí)封鎖門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 功率管的前級(jí)驅(qū)動(dòng)選用IR公司的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片IR2130,該芯片集驅(qū)動(dòng)、死區(qū)、過流維護(hù)等功用與一體,運(yùn)用單電源即可完成六只功率管的驅(qū)動(dòng),運(yùn)用時(shí)極為方便,特別適合于小功率驅(qū)動(dòng)范疇。 軟件 依據(jù)界說的功用,軟件分為如下幾大模塊: 初始化模塊:主程序初始化模塊(_c_int0),EVA初始化模塊(EVA_INIT),EVB初始化模塊(EVB_INIT); 電機(jī)發(fā)動(dòng)模塊:電機(jī)A發(fā)動(dòng)模塊(MOTORA_START),電機(jī)B發(fā)動(dòng)模塊(MOTORB_START); 換向模塊:電機(jī)A換向模塊(COMMUTATION_A),電機(jī)B換向模塊(COMMUTATION_B); 霍爾信號(hào)捕獲模塊:電機(jī)A的霍爾信號(hào)捕獲模塊(CAPIN_A),電機(jī)B的霍爾信號(hào)捕獲模塊(CAPIN_B); 鍵盤剖析模塊:電機(jī)A的鍵盤輸入剖析模塊(KEY_ANALYSE_A),電機(jī)B的鍵盤輸入剖析模塊(KEY_ANALYSE_B); PID調(diào)節(jié)模塊(_PID),方位記憶模塊(REM)。 稀土永磁無刷直流電機(jī)與DSP控制技術(shù)相結(jié)合,是無刷電機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展方向。                    

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