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基于三相BLDC电机控制系统的设计探讨
发布时间:2016-05-05 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]0 引言
如今，工程师将电机控制系统用于数字与模拟技术来应对过去面临的挑战，包括电机速度控制、旋转方向、漂移及电机疲劳等。微控制器 (MCU) 的应用为当代工程师提供了动态控制电机动作的机会，从而使其能够应对环境压力和状况。这有助于一体成型电感器延长操电感厂家作寿命并减少维修，从而降低成本。
目前，电机制造商倾向于制造三相BLDC电机。原因在于BLDC电机不直接接触换向器和电气终端(有刷电机直接接触)，因而不仅可降低功耗增加扭矩，同时还可延长操作时间。遗憾的是，与有刷直流或交流电机相比，三相电机控制装置更加复杂。此外，数字与模拟组件之间的关系变得非常重要。
本文将简要探讨在三相BLDC电机应用中使用模拟组件和微控制器时应考虑的问题。同时还将重点介绍适合在直流电压从12V到300V不等的电源下驱动一体电感微控制器的电源管理装置及功率电平位移器。
1 对BLDC电机的需求的来源
近来，设计师更喜欢使用高效的BLDC电机。这种趋势适用于众多市场和各种应用。目前，许多应用能够或已经使用BLDC电机替代过时的交流电机或机械泵技术。使用BLDC电机的重要优势包括：
●更高效(达 75%,交流电机仅为 40%)
●更少的热量
●高耐久性(无刷型，所以无磨损)
●可在危险环境下操作更加安全(无灰尘产生，而有刷电机则有)。
在主要子系统中使用BLDC电机还可降低整个系统重量。由于BLDC电机完全采用电子整流，因此更易于高速地控制电机的扭矩和RPM.全球政府正应对电网不足引起的有效功率不足。此外，全球许多地区必须应对需求高峰期产生的电源中断。因此，这些国家正在提供补贴或准备发放补贴，以便更有效地使用BLDC电机。
表1 无刷直流电机的优势
插件电感器2 战略细分市场和应用
2.1汽车
汽车市场中包含许多机械和液压泵/移动控制装置被替换的实例。具体应用包括燃油泵、动力转向、座椅控制、汽车HVAC(暖通空调)顶窗运动一体成型电感及挡风玻璃的刮水电机等。据计算，转换为BLDC电机后，可为每项上述功能节省约每加仑汽油多行驶一英里的能源。这需归功于显着的燃料节省及功率效率。
图1 车窗玻璃升降器原理框图
2.2家电
家电市场中一些家电可得益于使用高效的BLDC电机。其中包括泵、风机、空调、搅拌器、手动工具及其它厨房用具。
图2 搅拌器电机控制原理框图
2.3工业系统
多数泵、风机、空调、混合器及 HVAC 需要电机驱动。欧盟已经发布法令要求所有新的工业用具使用 BLDC 电机的三相“变频驱动”.
图3 空调原理框图
2.4大型家电
使用高效 BLDC 电机可减少许多洗衣机和干衣机的用电量。
图4 洗衣机电机原理图
表2 无刷直流电机驱动的关键区
3 BLDC电机驱动
有几种方法可用于驱动BLDC电机;一些基本系统要求如下所列：
3.1大功率晶体管
这些通常是场效应管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管 (IGBT)，可承受高压(满足电机的要求)。多数家电使用的电机功率为1/2至3/4马力(1马力=734瓦特)。因此，典型电流能力可达到10A.对于高压系统而言(通常 >350V)，可使用IGBT.
3.2MOSFET/IGBT驱动器
通常，可使用一组MOSFET/IGBT驱动器。可选择“半桥”驱动器或三相驱动器。这些解决方案能够操作的电压必须为电机电压的两倍，以应对电机产生的逆电动势 (EMF)。此外，这些装置需要通过设置时间和切换控制提供功率晶体管保护，从而确保底部晶体管打开之前关掉顶部晶体管。
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