控制变速驱动器的发展趋势

时间:2019-03-25 05:50:02 来源:吴农业网 作者:匿名
  

三相交流电机正成为新设计的首选,在许多应用中,它已取代电子控制驱动器。目前,用于变速驱动器的电动机主要是有刷电动机和单相AC电动机(ACIM)。在驱动器中,这些电机的速度由三端双向可控硅通过调节导通角来控制,但这种技术非常简单,不能满足微控制器的特殊要求,通常需要8位微控制。设备。

为解决这一问题,新一代变速驱动设计采用三相无刷交流电机,主要包括三相ACIM和永磁同步电机。

感应或永久磁铁

所有三相ACIM和永磁同步电动机在定子上都有一个三相绕组,并提供三相电源。在ACIM中,转子磁通量是通过磁化定子绕组上的电流而产生的,但它会在定子绕组上产生损耗。永磁同步电动机使用永磁体产生磁通量,这比感应电动机更有效。对于不同的额定功率,永磁同步电动机的总损耗仅为感应电动机的50%或60%。然而,永磁同步电动机的主要缺点是磁性材料的高成本。虽然磁性材料的质量不同,但永磁电动机的总成本比感应型高20%。

永磁同步电动机适用于各种工业,商业和主要的变速驱动应用,包括冰箱压缩机,汽车通风/空调设备,电子动力转向和制动系统。此外,它也非常适用于洗衣机,因为电机很小,可以直接安装在滚筒上,无需皮带和皮带轮,使机器更简单,更安静。

高性能电机控制要求电机在整个速度范围内平稳旋转,零速时全扭矩控制和快速变速。为实现这一目标,三相交流电机的磁场转向控制(FOC)技术至关重要。使用FOC,设计人员可以将定子电流分解为磁通和转矩分量,并分别控制它们。这样,电动机控制器的结构就像单独的直流电动机一样简单。

为了将电流分解为转矩和磁通分量,我们需要知道电机转子的位置。无传感器控制方法是可用于所有电动机的方法。它可以分为两类,第一类称为“基于电机的模型”方法,其速度由基于电机基本数学模型的静态观测器确定。另一种方法称为“电动机特性跟踪”方法,其根据测量的电动机阻抗的变化检测转子的位置。后一种方法效果很好,也可以在电机零速下工作。但是,将其应用于所有电机是不实际的。电机控制器

用于三相交流电机的先进控制技术需要先进的处理能力,因此需要集成DSP处理能力和单片微控制器功能的数字信号控制器(DSC)。

DSC基于微控制器的编程模型和优化的指令集(包括高效寻址)为设计人员提供了很多帮助,并且兼容DSP和MCU应用的高效压缩编码。同时,各种电机控制器的一套指令也为DSC的高级处理能力提供了强有力的支持。此外,DSC的高性能PWM控制模块对于有效驱动不同类型的电机至关重要,可提供与12位ADC同步的参考输出。 DSC还有一个16位4定时器模块组,频率为96MHz。

为了跟踪电机磁通和转子的瞬时位置,还需要估算复杂的电机模型并使其运行大约50μs。在此期间,DCS必须读取每个周期中的相电流和电压。

还需要快速准确的12位ADC,每个ADC的采样时间必须准确。此任务将由集成PWM模块,时钟模块和ADC模块的同步系统完成。