無刷電機的數字(zì)化控(kòng)製發(fā)展方向
永磁無刷直流電動機性能(néng)的改善(shàn)和提高,除(chú)了與電動機本體及電子驅動(dòng)電路有關外,更與其控製器密切相關。自20世紀80年代以來隨(suí)著微型計算機技術、控製技術、控製理論(lùn)等的飛速發(fā)展,人們從提高控製器性能(néng)這條(tiáo)途(tú)徑(jìng)來提高永磁無刷直流電動機的性(xìng)能,並取得了一些(xiē)可喜的成果。特別是進入90年代以後,高速微處理(lǐ)器和DSP器(qì)件的出現,保證了無刷(shuā)直流電動機性能的快速提高。此外先(xiān)進的控製方法例(lì)如滑模控製(zhì)、變結構控製(zhì)、模(mó)糊控製和專家控製等被相繼引(yǐn)入(rù)無刷電機控製器,從而推動著永磁無刷(shuā)直流電動機(jī)朝著高(gāo)智能化、柔性化(huà)、全數字化方向發展,為(wéi)其進入數字(zì)化時代開辟了新紀元。
無刷直流電機運行過程要進行兩種控製,一種是轉速控製,也即控製提供給定子線(xiàn)圈的電流;另一種是換相控製,在轉子到達指定位(wèi)置改變(biàn)定子導通相(xiàng),實現定子磁場改變,這種控製(zhì)實際上實現了物理電刷(shuā)的機製。因(yīn)此這種電機需要有位置反饋機(jī)製,比如霍爾元件、光電碼盤,或者利(lì)用梯形(xíng)反電動勢特點進行反電(diàn)動(dòng)勢過零檢測等。利用霍爾元件的係統在軟件實現上更方便。電機速度控製也是根據位置反饋信號(hào),計算出轉子速度(dù),再利用PI或PID等控製方法,實時調整PWM(脈(mò)寬(kuān)調製)占空比等來實現定子電流調節。因此,控製芯片要進行較多的計(jì)算過程。當然(rán)也有專門(mén)的無刷直流電機控製芯片;但一般來說,在(zài)大多數應用(yòng)中,除了電機控製,總還需要做一些其他的控製(zhì)和通信等事(shì)情。所以,選用帶PWM,同時又有較強數(shù)學運算功能的芯片也是一種很好的選擇。因為(wéi)DSP具有較強的計算能力和較好的(de)實時性,使得算法複雜的現代控製(zhì)理論能夠在實際(jì)中得到很好的應用,特別是實時(shí)性要求很高的係統,也可以通過DSP實現(xiàn)複雜的智能控製算法。TI公司的定點數字信號(hào)處理器TMS320LF2407係列,整合了通用數字信號處理(lǐ)器快速(sù)運(yùn)算功能和單片機外(wài)圍豐富的特點,特別適合直流無刷(shuā)電機的高性能控製。