直流電動機工作原理與控制方法

圖12 直流無刷電動機計算機控制原理圖
換相的控制
　　根據定子繞組的換相方式，首先找出三個轉子磁鋼位置傳感器信號H1、H2、H3的狀態(tài)，與6只功率管之間的關系，以表格形式放在單片機的EEPROM中。8751根據來自H1、H2、H3的狀態(tài)，可以找到相對應的導通的功率管，并通過P1口送出，即可實現直流無刷電動機的換相。
起動電流的限制
　　主回路中串入電阻R13，因此Uf=R13*IM，其大小正比于電動機的電流IM。而Uf和數模轉換器的輸出電壓U0分別送到LM324運算放大器的兩個輸入端，一但反饋電壓大于Uf大于來自數模轉換的給定信號U0，則LM324輸出低電平，使主回路中3只功率管VF4、VF6、VF2不能導通，從而截斷直流無刷電動機定子繞組的所有電流通路，迫使電動機電流下降，一旦電流下降到使Uf小于U0，則LM324輸出回到高電平。主回路又具備導通能力，起到了限制電流的作用。
轉速的控制
　　在直流無刷電動機正常運行的過程中，只要通過控制數模轉換器的輸出電壓U0，就可控制直流無刷電動機的電流，進而控制電動機的電流。即8751單片機通過傳感器信號的周期，計算出電動機的轉速，并把它同給定轉速比較，如高于給定轉速，則減小P2口的輸出數值，降低電動機電流，達到降低其轉速的目的。反之，則增大P2口的輸出數值，進而增大電動機的轉速。
PWM控制的實現
　　轉速控制也可以通過PWM方式來實現。圖13和圖14為PWM控制實現直流無刷電動機轉速的控制。

圖13 PWM控制原理圖

圖14 PWM控制原理圖
　　直流無刷電動機的正轉反轉，通過改變換相次序來改變其轉動方向。具體做法只需要更換一下換相控制表。
變結構控制的實現
　　當直流無刷電動機處于起動狀態(tài)或在調整過程中，采用直流無刷電動機的運行模式，以實現動態(tài)相應的快速性，一旦電動機的轉速到了給定值附近，馬上把它轉入同步電動機運行模式，以保證其穩(wěn)速精度。這時計算機只需要按一定頻率控制電動機的換相，與此同時，計算機在通過位置傳感器的信號周期，來測量其轉速大小，并判斷它是否跌出同步。一旦失布，則馬上轉到直流無刷電動機運行，并重新將其拉入同步。

圖15 直流無刷電動機的變結構控制