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小功率永磁同步电机无速度传感控制器

小功率永磁同步电机无速度传感控制器-在传统的交流矢量变换控制系统中,速度传感器是必不可少的。对于普通的交流电机,速度传感器的作用有三:其一是获得速度反馈信号,实现速度的闭环控制;其二是与转差角频率相加得到定子电流角频率给定值,进行频率控制。

一、序文

在传统的沟通矢量改换操控体系中,速度传感器是必不可少的。关于一般的沟通电机,速度传感器的效果有三:其一是取得速度反应信号,完结速度的闭环操控;其二是与转差角频率相加得到定子电流角频率给定值,进行频率操控;其三是在低速规模用电流模型观测转子磁通,进行磁场定向操控。若完结PMSM的矢量操控,使定子电流的方向与永磁体发生的磁通方向在空间正交,还需要方位传感器,以确认转子磁极方位,根据方位信息,经过操控电路,以正确相位和相序,向三相定子绕组供电,经过交变的定子电流发生安稳的转矩,然后完结体系的准确操控。电机速度和磁极方位的检测,大都选用光电编码器或许旋转变压器等机械传感器,在实践运用中,存在以下几个问题:

(一)高精度速度传感器的价格昂贵,对一些小容量设各,明显增加了体系开发的本钱(包括传感器和电子线路)。

(二)速度传感器装置困难,存在同心度问题,只要在特别加工的电机中,该问题才干得到较为满意的处理,而在一般电机中,因为装置存在的问题,速度传感器常成为体系的毛病源,使体系的机械鲁棒性大为下降,也给维护带来了困难。

(三)速度信号的传递受间隔的约束,假如间隔长,会带来许多搅扰信号,因而只限于一些功用很高的场合,这就大大约束了运用规模:

(四)在选用变频器时有必要顾及速度传感器的参数,使其匹配,互换性差;

(五)在恶劣环境中,因为大都传感器内部及输出信号都为弱电平,抗电磁搅扰的才能较差,温度、湿度、振荡等的影响会形成传感器的功用小安稳,限制检测的准确度。假如选用旋转变压器,经信号处理得到速度和磁极方位信息,解调进程较杂乱,增加了硬、软件的杂乱性和操控战略的难度:

(六)一切的传感器对电机的驱动轴都会发生必定程度的静态和动态冲突,一起附加于电机轴上必定惯性。

以第三代永磁资料-钕铁硼(NdFeB)造出来的永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机形状和尺度可以灵活多样等明显长处,在工农业出产、航空航天、国防和日常日子中得到日益广泛运用,一起我国稀土资源丰厚,因而研讨和开发高效稀土永磁同步电动机,变稀土资源出口为高附加值的稀土永磁电机产品出口,可以促进电机职业、风机水泵职业的产品结构调整和更新换代,然后发明巨大的经济效益,因而永磁同步电机操控器的研讨与开发具有很好的运用价值。

小功率永磁同步电机无速度传感操控器

二、完结办法

AVR单片机介绍和IRMCF341芯片

本计划拟选用ATMEL公司的ATmega64单片机和IRMCF341这种高功用家电用无传感器正弦波电机操控IC来完结。

ATmega64:

高可靠性、功用强、高速度、低功耗和贱价位 , 一直是衡量单片机功用的重要目标,也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。

前期单片机首要因为工艺及规划水平不高、功耗高和抗搅扰功用差等原因,所以采纳保险计划:即选用较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,履行速度慢。今后的 CMOS单片机尽管选用进步时钟频率和缩小分频系数等办法,但这种状况并未被完全改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)面世,但仍然沿用对时钟分频的作法。

AVR单片机的推出,完全打破这种旧规划格式,废除了机器周期,扔掉杂乱指令计算机(CISC)寻求指令齐备的做法;选用精简指令集,以字作为指令长度单位,将内容丰厚的操作数与操作码安排在一字之中(指令会集占大大都的单周期指令都是如此),取指周期短,又可预取指令,完结流水作业,故可高速履行指令。当然这种速度上的升跃,是以高可靠性为其后台的。

Atmel公司在1997年研制的选用哈弗结构的RISC单片机AVR吸取了PIC及8051等系列的单片机的长处,一起在内部结构上还做了一些严重的改善。其长处首要有以下几点:

内嵌高质量的FLASH程序存储器,可重复擦写,支撑ISP和IAP,便于产品的调试、开发、出产、更新,内嵌长寿命的EEPROM,可长时间保存要害数据,防止断电丢掉。片内大容量的RAM不仅能满意一般场合的运用,一起也能更有用的支撑运用高档言语开发体系程序。

高速度、低功耗,具有SLEEP功用。AVR的一条指令履行周期可达50ns,而耗电则在1uA~2.5mA之间。AVR选用Harvard结构,以及一级流水线的预取指令功用,即对程序的读取和数据的操作运用不同的数据总线,因而,当履行某一指令时,下一指令被预先从程序存储器中取出,这使得指令可以在每一个时钟周期内被履行。

外设丰厚。AVR单片机包括的外设有SPI、EEPROM、RTC、看门狗定时器、ADC、PWN和片内振荡器等,可以真实做到单片。

抗搅扰性好。有看门狗定时器(WDT)安全维护,可防止程序走飞,进步产品的抗搅扰性。此外,电源抗搅扰能录也很强。

高度保密。可屡次烧写的FLASH具有多重密码维护确定(LOCK)功用,因而可贱价快速完结商品化,且可屡次更改程序(产品升级),方便了体系调试,并且不用糟蹋IC或电路板,大大进步了产品质量及竞争力。

驱动才能强。具有大电流:10~20mA(输出电流)或40mA(吸电流),可直接驱动LED、SSR或继电器。

低功耗。具有六种休眠功用,可以从低功耗形式敏捷唤醒。

超功用精简指令。具有32个通用作业寄存器(相当于8051的32个累加器),克服了单一累加器数据处理形成的瓶颈现象。

中止向量丰厚。具有34个中止源,不同中止向量进口地址不一样,可快速呼应中止。

可靠性高。AVR单片机内部有电源上电发动计数器,当体系RESSET复位上电后,使用内部的RC看门狗定时器,可推迟MCU在体系电源、外部电路到达安稳后再正式开端履行程序,进步了体系作业的可靠性,一起也可节约外加的复位延时电路。此外,内置的电源上电复位(POR)和电源掉点检测(BOD),也有用进步了单片机的可靠性。

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