直流無(wú)刷控制器方案定制

來(lái)源：深圳市鑫海文科技有限公司|發(fā)布時(shí)間：2019-03-06 00:34

直流無(wú)刷控制器是目前使用最為廣泛的無(wú)刷控制器之一，隨著方案功能越來(lái)越多，直流無(wú)刷控制器定制方案也是各有特點(diǎn)。今天就和大家介紹一下直流無(wú)刷控制器方案特點(diǎn)：
 
無(wú)刷直流電機(jī)方案實(shí)例：電機(jī)控制器開發(fā)的三大要點(diǎn)
 
無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。無(wú)刷電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機(jī)，又稱無(wú)換向器電機(jī)。早在十九紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無(wú)刷形式，即交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的方案。上世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無(wú)刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了，這種新型無(wú)刷電機(jī)稱為電子換向式直流電機(jī)，它克服了第一代無(wú)刷電機(jī)的缺陷。
 
無(wú)刷直流電機(jī)方案實(shí)例：
 
無(wú)刷直流作為一種新型的電機(jī)技術(shù)，并非每個(gè)在使用電機(jī)的廠商均能熟練運(yùn)用這門新技術(shù)，黃先生所在的企業(yè)最近就遇到了這樣一個(gè)問(wèn)題。他們企業(yè)做電動(dòng)車成品的開發(fā)與銷售，出于節(jié)能、環(huán)保考慮，最近他在客戶那里采購(gòu)了一個(gè)電機(jī)樣品，是一個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)，但需要開發(fā)一個(gè)控制器去驅(qū)動(dòng)這個(gè)電機(jī)裝備，項(xiàng)目周期很急，需在一個(gè)月內(nèi)完成這個(gè)模塊開發(fā)。由于缺乏這方面的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，他選擇了在快包上發(fā)包幫助自己快速完成產(chǎn)品開發(fā)。
 
據(jù)悉，這個(gè)雇主在快包上根據(jù)項(xiàng)目要求，將設(shè)計(jì)這個(gè)電動(dòng)車無(wú)刷直流電機(jī)控制器功能描述了幾大要點(diǎn)：
 
 
一、常規(guī)功能:120度無(wú)刷直流電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩控制、超靜音啟動(dòng)、自動(dòng)巡航、自動(dòng)助力；
 
二、特色功能:換相補(bǔ)償、同步續(xù)流、EABS柔性剎車、剎車反充電、智能速度控制、防盜模式、倒車模式、換相速度最高可達(dá)20000轉(zhuǎn)/分；
 
三、保護(hù)功能:飛車保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、限流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)；
 
四、學(xué)習(xí)功能:短接學(xué)習(xí)線上電，電機(jī)會(huì)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，并自動(dòng)學(xué)習(xí)相位，斷開學(xué)習(xí)線自動(dòng)保存數(shù)據(jù)。重新上電即可正常使用；
 
五、欠壓保護(hù):電池電壓低于30V以下保護(hù)7、限流保護(hù):限制線電流小于17A，開發(fā)周期30天內(nèi)。
 
 
“要使無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)，并且聽從駕駛者的調(diào)速、剎車等基本指揮，最基本的要求就是要實(shí)現(xiàn)硬件所能實(shí)現(xiàn)的電子換向和調(diào)速，剎車等功能。實(shí)際上軟件的整體設(shè)計(jì)也和硬件一樣，也是一個(gè)模塊化堆砌的過(guò)程，問(wèn)題在于模塊的合理化堆砌，使堆砌后形成的整體能夠堅(jiān)固，協(xié)調(diào)、高效率運(yùn)作。我們先說(shuō)一說(shuō)各種模塊功能的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，然后再來(lái)討論如何使這些模塊協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)”這個(gè)服務(wù)商說(shuō)道。
 
 
一、大電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)
電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一個(gè)大電流驅(qū)動(dòng)，又是一個(gè)電感性負(fù)載，控制器在運(yùn)行時(shí)不可避免有干擾引入，因此除了在硬件布局，布線上注意外，軟件上也要做相應(yīng)的抗干擾措施以避免錯(cuò)誤的換向動(dòng)作。考慮到輸入到單片機(jī)的換相信號(hào)容易受干擾，加上線路上濾波電容的影響，單片機(jī)程序在讀取換相信號(hào)時(shí)應(yīng)至少連續(xù)讀取3次，以3次信號(hào)完全一致時(shí)才采用該值作為換相信號(hào)的真值，如果其中一次不對(duì)，那么干脆就重新再讀3次，這就是一個(gè)有抗干擾措施的鑒相過(guò)程。取得換相信號(hào)后，我們將其與上次讀到的值做對(duì)比，如果相同，則表示沒(méi)有換相，如果不同，則要跟據(jù)這個(gè)值去取得一個(gè)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)動(dòng)作。這個(gè)過(guò)程可以使用逐項(xiàng)比較法、查表法等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
 
市面上有兩種電機(jī)，即所謂的120°和60°霍爾信號(hào)，這個(gè)角度代表三個(gè)霍爾器件輸出的三相電信號(hào)其相位角相差的角度，其實(shí)這里面的區(qū)別僅僅是電平的不一樣，在馬達(dá)內(nèi)部的安裝上，位置沒(méi)什么不同，只是中間一相的相位相反，所以仍然是六種信號(hào)對(duì)應(yīng)六種驅(qū)動(dòng)，軟件上將表稍作調(diào)整即可。需要提一下的是，在120°的霍爾信號(hào)中，不可能出現(xiàn)二進(jìn)制0B000和0B111的編碼，所以在一定程度上避免了因霍爾零件故障而導(dǎo)致的誤操作。因?yàn)榛魻栐情_路輸出，高電平依靠電路上的上拉電阻提供，一旦霍爾零件斷電，霍爾信號(hào)輸出就是0B111。一旦霍爾零件短路，霍爾信號(hào)輸出就是0B000，而60°的霍爾信號(hào)在正常工作時(shí)這兩種信號(hào)均會(huì)出現(xiàn)，所以一定程度上影響了軟件判斷故障的準(zhǔn)確率。目前市面馬達(dá)已經(jīng)逐漸舍棄60°相位的霍爾排列。
 
二、限流驅(qū)動(dòng)模塊
這是整個(gè)控制器的靈魂，如果限流驅(qū)動(dòng)沒(méi)做好，其他功能再好還是一個(gè)字：燒!。電動(dòng)車控制器的電子開關(guān)均使用功率MOSFET控制，MOSFET的最大允許電流，最大允許功耗都有其限制，如果沒(méi)有電流控制，或者電流控制不好，均會(huì)導(dǎo)致功率MOSFET的燒毀，從而導(dǎo)致整個(gè)控制器報(bào)廢，因此電流控制是本程序的重中之重，這個(gè)做不好，其它功能一概免談。說(shuō)起來(lái)嚴(yán)重，其實(shí)做起來(lái)，摸到竅門也是很簡(jiǎn)單的，其秘訣也只有四個(gè)字：準(zhǔn)確，及時(shí)。
 
電流信號(hào)經(jīng)康銅絲采樣之后分兩路，一路送至放大器，一路送至比較器。具體電路見硬件部分。放大器用來(lái)實(shí)時(shí)放大電流信號(hào)，放大倍數(shù)大約6.5倍，放大后的信號(hào)提供給單片機(jī)進(jìn)行AD采樣轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換所得數(shù)字用來(lái)控制電流不超過(guò)我們所允許的值。另一路信號(hào)送至比較器，當(dāng)電流突然由于某種原因大大超過(guò)允許值，比如一只MOSFET擊穿或誤導(dǎo)通時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)送出低電平，觸發(fā)單片機(jī)的INT0外部中斷，使單片機(jī)能夠快速關(guān)斷驅(qū)動(dòng)，從而保護(hù)MOSFET避免更大傷害。
 
三、剎車斷電模塊
電動(dòng)車在剎車手柄附近裝了一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，一方面在剎車時(shí)點(diǎn)亮剎車燈，一方面給控制器提供一個(gè)剎車高或低電平信號(hào)，各廠家不一定，在電路上作一些電平轉(zhuǎn)換很容易就可以提供給單片機(jī)一個(gè)準(zhǔn)確的信號(hào)，我們可以采用數(shù)字測(cè)量的方法測(cè)量這個(gè)電平是高還是低，也可以使用AD去測(cè)量有幾伏，總之監(jiān)測(cè)到這個(gè)信號(hào)后必須關(guān)閉所有的驅(qū)動(dòng)輸出和PWM輸出，這樣就可以實(shí)現(xiàn)剎車斷電。
 
 
方案故事：

面對(duì)日益更新的工業(yè)市場(chǎng)，工業(yè)產(chǎn)品除了滿足基本的使用要求之外，性能提升及功能優(yōu)化成為了諸多主機(jī)廠需要考慮的產(chǎn)品拓展問(wèn)題，隨著無(wú)刷電機(jī)以及電控方案的不斷成熟，有刷電機(jī)出現(xiàn)的產(chǎn)品弊端也有了新的解決方案。在學(xué)習(xí)了國(guó)外的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品方案的同時(shí)，再結(jié)合我們自身的技術(shù)革新，以及經(jīng)過(guò)跟電機(jī)廠，品牌生產(chǎn)商三方多渠道多方位溝通配合，我們?cè)谛阅芤约皩?shí)用性等多個(gè)方面進(jìn)行提升。并且通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際工作環(huán)境以及暴力測(cè)試，歷時(shí)兩年，終于將全新一代直流無(wú)刷控制器方案推向市場(chǎng)。

鑫海文長(zhǎng)期致力于無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器解決方案的研發(fā)，高壓/低壓無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器的研發(fā)生產(chǎn)。鑫海文擁有豐富開發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。選擇鑫海文，個(gè)性化定制專業(yè)解決方案。
本文由鑫海文http://m.cd-isun.cn/)原創(chuàng)首發(fā)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)以鏈接形式標(biāo)明本文地址或注明文章出處!