TechShape.ru

Информационные технологии

Основные разделы

Управление трехфазным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с использованием датчиков

Области применения бесколлекторных электродвигателей постоянного тока (БКЭПТ) непрерывно увеличиваются. Причинами для этого являются превосходное соотношение массогабаритных характеристик и мощности БКЭПТ, их превосходные характеристики разгона, минимум затрат на техническое обслуживание и генерация малых акустических и электрических шумов относительно универсальных (коллекторных) электродвигателей постоянного тока (ЭПТ).

В универсальных ЭПТ коллекторный узел управляет коммутацией обмоток в нужный момент времени. В БКЭПТ коммутацией управляет электроника. Для определения момента коммутации электроника может использовать или датчики положения или обратную э.д.с., генерируемую обмотками. Датчики положения наиболее часто используются в приложениях, где пусковой момент существенно варьируется или где требуется его высокое значение. Датчики положения обычно используются в приложениях, где двигатель используется для позиционирования. Управление БКЭПТ без датчиков используется в тех случаях, когда пусковой момент существенно не изменяется и когда отсутствует необходимость в управлении позиционированием, как, например, в вентиляторах.

В данных рекомендациях по применению описывается управление БКЭПТ с использованием датчиков положения на эффекте Холла (для простоты далее упоминаются как датчики Холла). В рассматриваемой реализации учитывается, как управление направлением, так и управление частотой вращения с разомкнутым контуром.

Рисунок 3. ATmega48 управляет БКЭПТ с использованием датчиков Холла

Принцип действия.

Управление БКЭПТ с использованием датчиков положение можно реализовать путем использования микроконтроллерных встроенных аппаратных ресурсов, в т.ч. аналогово-цифровой преобразователь и таймер с ШИМ-выходом. Микроконтроллер Atmel ATmega48 охватывает в достаточной мере требования управления БКЭПТ, при этом оставляя ресурсы и для решения других задач. К числу прочих задач можно, например, отнести связь посредством протоколов УАПП, SPI или TWI.

Трехфазный БКЭПТ состоит из статора с определенным количеством обмоток. Фундаментальный трехфазный БКЭПТ использует три обмотки (см. рисунок 3). Обычно эти обмотки обозначаются, как U, V и W. У многих двигателей фундаментальное число обмоток размножается в целях уменьшения шага вращения и снижения пульсаций вращающего момента.

Ротор БКЭПТ состоит из четного числа постоянных магнитов. Количество полюсов магнитов в роторе также определяет размер шага вращения и пульсации вращающего момента. Большее число полюсов дает меньшие шаги вращения и меньшие пульсации вращающего момента. На рисунке 4 показаны различные конфигурации двигателей с более чем одним фундаментальным наборов обмоток и несколькими полюсами.

Рисунок 4. БКЭПТ различных типов (двигатель (a) содержит два фундаментальных набора обмоток и четыре полюса, двигатель (b) использует три набора обмоток и восемь полюсов, а двигатель (c) построен на четырех наборах обмоток и восьми полюсах)

Тот факт, что обмотки установлены стационарно, а магниты вращаются, делает БКЭПТ более легкими относительно ротора обычного универсального ЭПТ, в котором обмотки располагаются на роторе.

Еще статьи

Проектирование схемы преобразователя аналогового сигнала
В современной промышленной электронике цифровой принцип построения систем занимает доминирующее положение по сравнению с аналоговым. Применение цифровых устройств и микропроцессорных систем позволяет создавать более интеллектуальные системы управления. В то же время данный подход значительно увеличивает ...

Все права защищены! 2019 - www.techshape.ru