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用ST72141实现无刷直流电机的控制
  • 分类:毕业论文范文|
  • 标签:实现 |
  • 作者:河北博才网|
  • 阅读:328次|
  • 发表日期:2012年11月3日


3 st72141用于无刷直流电机控制

  图2为采用6个步长的电机控制原理图。

  st72141中的电机控制是基于标准的三个半桥6个步长控制原理。

  t1、t3、t5是电机a、b和c绕组相的上端晶体管。

  t2、t4、t6是电机a、b和c绕组相的下端晶体管。

  在步长1时,相a为正向偏压,所以这个绕组中的电流是正向的;相b为反向偏压,所以这相绕组中的电流是负向的。这时c相绕组没有施加电源。

  无刷模式下,使用st72141控制电机,可以读取这个没有施加电源的相绕组反电动势(这里以绕组相c为开始的步长1)。通过读取这个反电动势,可以确定转子的实际位置。

图4 事件时序示意图

  如图3所示,反电动势和相绕组的电流同方向时,效率最佳。

  st72141可以有2种不同的驱动模式:电压模式和电流模式。电流模式下,通过改变电机的参考电流而改变力矩的大小(因为力矩和电流成正比)。电流的控制是通过pwm来调整的。电压模式下,通过改变电机的参考电压来改变速度。这种模式不是直接控制电流,但设置了电流的最高限制,即力矩可达的最大值。电压的控制也是通过改变pwm周期来实现的。

  电机速度的调整使用闭环实现。st72141内部有2个速度调整回路。第1个回路是自动换向时效率的调整回路。这个回路使得反电动势和相绕组的电流信号同方向。第2个回路是速度调整回路,可使电机维持在设定的速度。

  st72141对电机控制基于3个事件的处理:反电动势过零点事件(z事件)、换向(c事件)、 向绕组去磁结束(d事件),如图4所示。

  去磁结束和反电动势过零点是物理事件,但是换向事件是通过st72141计算得来的,也就是计算过零点事件和下一个换向之间的延迟时间。如果速度加快,过零点事件将更早发生,延迟必须减小以使反电动势和相绕组的电流同方向。

  st72141的电机控制外设总是以相同的次序处理这3个事件:z事件在计算的延迟之后产生c事件,然后等待d事件。电机启动时,根据检测到一定的连续z事件后进入自动换向模式。

图5 过零点事件检测原理

  st72141中,z事件(过零点)和d事件(去磁结束)的检测由相同的外设部分处理。这些信号通过st72141的mcia,mcib和mcic三个引脚输入。过零点事件(z事件)检测的原理如图5所示。

  图5所示为电机控制的两种状态。在图5左部,绕组c已经去磁。在大约20μs之后,读取反电动势的窗口打开。在t1关闭时,电流流经续流二极管,a点为地。假设a相绕组的反电动势为ea,b相绕组的反电动势为eb,c相绕组的反电动势为ec。当ec过零点时,有ea=-eb,这样n处为零电势。这就意味着可以不需要虚拟地就可以获得需要的反电动势的信息。反电动势过零点事件通过输出比较器获得,无传感器模式时,一定频率的pwm信号加在t1上。c的电压被钳

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