Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
Khoa Điện – Điện tử
Môn Học: Máy điện Đặc Biệt
Đề tài: Điều khiển động cơ ba pha không chổi than với
mã hóa xung vuông sử dụng 56F800/E
GVHD : Thầy Trần Đức Lợi
Nhóm: 8
SVTH: Vũ Đức Thảo 11242030
Vũ Văn Thường 1124203x
Hồ Văn Nhân 10102094
- 3-Phase BLDC Motor Control with Quadrature Encoder using 56F800/E
Điều khiển động cơ ba pha không chổi than với mã hóa xung vuông sử dụng 56F800/E
•
Design of Motor Control •
Thiết kế dựa theo ứng dụng
Application Based on điều khiển động cơ bằng bộ
Processor Expert xử lý Expert
Encoder trục Encoder lỗ Encoder bánh xe
- 1. Introduction of Application Benefit
Giới thiệu về lợi ích ứng dụng
•
This application note describes the design of a 3-phase BLDC
(Brushless DC) motor drive based on Freescale’s
56F800/Econtrollers. The software design takes advantage of
Processor ExpertTM (PE).
•
Lưu ý ứng dụng này mô tả các thiết kế của một đông cơ ba pha
BLDC (động cơ 1 chiều không chổi than) hoạt động cơ bản
của động cơ dựa trên bộ điều khiển 56F800/E của hãng
Freescale. Phần mềm thiết kế đòi hỏi bộ xử lý ExpertTM (PE).
- Giới thiệu về lợi ích ứng dụng
•
BLDC motors are very popular in a wide variety of applications. The BLDC motor
loads a commutator , so it is more reliable than the DC motor. The BLDC motor
also has advantages when compared to an AC induction motor. With the ability to
generate rotor achieve magnetic flux with rotor magnets, BLDC motors are more
efficient and are therefore used in high-end white goods (refrigerators, washing
machines, dishwashers, etc.), high-end pumps, fans and other appliances which
require high reliability and efficiency.
•
Động cơ BLDC đang rất phổ biến trong một loạt các ứng dụng. Các động cơ BLDC
nạp lên một bộ chuyển mạch, vì vậy nó có nhiều ưu thế hơn so với động cơ DC. Các
động cơ BLDC có ưu điểm hơn so với động cơ cảm ứng AC. Với khả năng tạo ra tới
từ thông đạt được với rotor là nam châm, động cơ BLDC có hiệu quả hơn và do đó
được sử dụng trong hàng cao cấp trắng (tủ lạnh, máy giặt, máy rửa bát, vv), máy
bơm cao cấp, quạt điện và các thiết bị khác có yêu cầu độ tin cậy cao và hiệu quả.
- Giới thiệu về lợi ích ứng dụng
•
The heart of the application described is a speed closed-loop
BLDC drive using a Quadrature Encoder. It is an example of a
BLDC motor control system design using a Freescale controller
with PE software support.
•
Trung tâm của ứng dụng được mô tả là một vòng kín thể hiện tốc
độ BLDC bằng việc sử dụng a Quadrature Encoder (mã hoá xung
vuông). Đây là một ví dụ về một động cơ BLDC thiết kế hệ điều
khiển sử dụng một bộ điều khiển Freescale với các phần mềm hỗ
trợ PE.
- Giới thiệu về lợi ích ứng dụng
•
This application note includes the basic motor theory,
system design concept, hardware implementation, and
software design, including the PC master software
visualization tool.
•
Lưu ý ứng dụng này bao gồm các lý thuyết cơ bản về động
cơ, khái niệm thiết kế hệ thống, thực hiện phần cứng và
thiết kế phần mềm, bao gồm cả các công cụ phần mềm máy
tính chủ.
- 3. Target Motor Theory
Mục tiêu nguyên lý động cơ
•
A brushless DC (BLDC) motor is a rotating electric machine; the
stator is a classic 3-phase stator like that of an induction motor,
and the rotor has surface-mounted permanent magnets
•
Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) là một máy điện quay;
có phần tĩnh là một phần tĩnh 3 pha có kết cấu kiểu cổ điển như là
của một động cơ cảm ứng, và phần quay có bề mặt được gắn nam
châm vĩnh cửu
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
Figure 3-1. Cross Section of BLDC Motor
Bộ phận theo mặt cắt ngang của động cơ BLDC
Bộ phận theo mặt cắt ngang của động cơ
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
•
In this respect, the BLDC motor is equivalent to an inverted DC commutator motor,
in which the magnet rotates while the conductors remain stationary. In the DC
commutator motor, the current polarity is reversed by the commutator and brushes.
However, in the brushless DC motor, the polarity reversal is performed by power
transistors switched in synchronization with the rotor position. Therefore, BLDC
motors often incorporate either internal or external position sensors to sense the
actual rotor position, or the position can be detected without sensors.
•
Về mặt này, động cơ BLDC là tương đương với một động cơ DC có vành góp, trong đó
nam châm quay trong khi các dây dẫn vẫn đứng yên. Trong chuyển mạch động cơ DC,
cực hiện tại đảo ngược bởi các vành góp và chổi than. Tuy nhiên, trong các động cơ DC
không chổi than, sự đảo chiều phân cực được thực hiện bởi Transistor công suất cung
cấp dòng điện đồng bộ với vị trí rotor. Vì vậy, động cơ BLDC thường kết hợp một trong
hai cảm biến vị trí bên trong hoặc bên ngoài để cảm nhận từ trường rotor, hoặc vị trí có
thể được phát hiện mà không có cảm biến.
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
3.1 Digital Control of a BLDC Motor
Điều khiển số của một động cơ BLDC
•
The BLDC motor is driven by rectangular voltage strokes coupled with
the given rotor position; see Figure 3-2.The generated stator flux,
together with the rotor flux, which is generated by a rotor magnet,
defines the torque and thus the speed of the motor. To get the maximum
generated torque, the voltage strokes must be applied to the 3-phase
winding system, so that the angle between the stator flux and the rotor
flux is kept close to 90°. To meet this criteria, the motor requires
electronic control for proper operation.
•
Động cơ BLDC là bị dẫn của hành trình điện áp bước vuông góc kết hợp
với vị trí rotor được, xem hình 3-2.Để tạo ra mô-men xoắn tối đa được,
điện áp bước phải được áp dụng cho 3 pha dây quấn, do đó góc giữa từ
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
- •
A standard 3-phase power stage is used for the common 3-
phase BLDC motor; an example is illustrated in Figure 3-3.
The power stage utilizes six power transistors with
independent switching. The power transistors may be
switched to independent or complementary mode.
•
Một số mạch điều khiển 3 pha điện tiêu chuẩn được sử
dụng phổ biến trong động cơ 3-pha BLDC, một ví d ụ đ ược
minh họa trong Hình 3-3. mạch điều khiển sử dụng sáu
Transistor công suất với chuyển mạch độc lập. Các
Transistor công suất có thể được chuyển sang ch ế đ ộ đ ộc
lập hoặc bổ sung.
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
•
The 3-phase power stage supplies two motor phases concurrently in both modes.
As shown in Figure 3-2, the third phase is not powered, so there are six possible
voltage vectors that are applied to the BLDC motor. Figure 3-2 shows the
maximum voltage amplitude applied to the BLDC motor, which is equal to the
DCBus voltage. The lower voltage is generated using a PWM technique; see
Figure 3-4 and Figure 3-5.
•
Mạch điều khiển 3 pha cung cấp điện động cơ đồng thời trong cả hai chế độ.
Như thể hiện trong hình 3-2, pha thứ ba là không được hỗ trợ, do đó có sáu vector
điện áp có thể được áp dụng cho các động cơ BLDC. Hình 3-2 cho thấy biên độ
điện áp tối đa áp dụng cho các động cơ BLDC, tương đương với điện áp DCBus.
Điện áp thấp được tạo ra bằng cách sử dụng kỹ thuật PWM, xem hình 3-4 và hình
3-5.
- Điều khiển số của một động cơ BLDC
There are two basic types of power transistor
switching: independent switching and complementary
switching, detailed in the following sections.
Có hai loại cơ bản của Transistor công suất chuyển đổi:
chuyển đổi độc lập và chuyển đổi bổ sung, chi tiết trong
các phần sau
- 3.1.1 Independent Switching of Power Transistors
Chuyển mạch độc lập của Transistor công
suất
•
With independent switching, only two transistors are switched on when the
current is conducted from the power supply to the phase of the BLDC motor.
In one phase, the top transistor is switched on; in the second phase, the
bottom transistor is switched on and the third phase is not powered. During
freewheeling, all transistors are switched off; see Figure 34.
•
Với chuyển đổi mạch độc lập, chỉ có hai Transistor công suất được bật lên khi có
dòng điện dẫn điện thực hiên bởi nguồn điện pha của động cơ BLDC.Trong một
pha (giai đoạn đầu), các Transistor công suất đầu được bật, trong pha (giai đoạn)
thứ hai, các Transistor công suất dưới cùng được bật và đến pha thứ ba là không
được hỗ trợ. Trong quá trình tự do của tất cả Transistor công suất được tắt, xem
hình 34.
- Chuyển mạch độc lập của Transistor công suất
Chuyển mạch độc lập của Transistor công suất
- 3.1.2 Complementary Switching of Power Transistors
chuyển mạch bổ sung của Transistor công suất
•
With complementary switching, two transistors are switched on when the phase of
the BLDC motor is connected to the power supply. But during freewheeling, all the
transistors are switched off with independent switching, the current continues to flow
in the same direction through freewheeling diodes, and falls to zero. With
complementary switching, the opposite occurs: transistors are switched on during
freewheeling, so the current is able to flow in the opposite direction. Figure 3-5
depicts complementary switching.
•
Với chuyển đổi bổ sung, hai transistor công suất được bật lên khi pha của động cơ
BLDC được kết nối với nguồn điện. Nhưng trong quá trình xoay tự do, tất cả các
transistor công suất được tắt với chuyển mạch độc lập, hiện tại vẫn tiếp tục chạy
trong cùng một hướng thông qua điốt xoay tự do, và giảm xuống bằng không. Với
chuyển đổi bổ sung, điều ngược lại xảy ra: transistor công suất được bật lên trong tự
do của, vì vậy hiện tại có thể chạy theo hướng ngược lại. Hình 3-5 mô tả chuyển đổi
bổ sung.
- •
Note: Both of the switching modes described can work in
bipolar or unipolar mode. Figure 3-4 and Figure 3-5 illustrate
the bipolar switching mode. The application presented utilizes
the complementary unipolar PWM mode.
•
Lưu ý: Cả hai chế độ chuyển đổi được mô tả có thể làm việc
trong chế độ lưỡng cực (hai cực) hay đơn cực. Hình 3-4 và Hình
3-5 minh họa cho chế độ chuyển đổi lưỡng cực. Các ứng dụng
được trình bày dùng bổ sung chế độ PWM (điều biến độ rộng
xung) đơn cực (chế độ dạng đơn cực điều biến độ rộng xung).
- Hình 3-5. Chuyển mạch bổ sung của transistor
nguon tai.lieu . vn
