直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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本設(shè)計(jì)中智能功率模塊受CPU輸出的6路PWM信號(hào)控制，它將整流電路整流輸出的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姽┙o電機(jī)。本系統(tǒng)采用的是東芝公司設(shè)汁制造的智能功率模塊MIG20J501L，如圖3所示。智能功率模塊MIG20J501L集功率開(kāi)關(guān)電路和驅(qū)動(dòng)電路于一身，內(nèi)有6個(gè)并聯(lián)了續(xù)流二極管的IGBT，直接構(gòu)成三相全橋逆變器。在控制信號(hào)與智能功率模塊的門級(jí)信號(hào)之間需要加光電隔離器件進(jìn)行光電隔離。LPC1766輸出的6路PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)快速光耦光電隔離后送給智能功率模塊MIG20J501L的IN(U)、IN(V)、IN(W)、IN(X)、IN(Y)、IN(Z)端口，控制導(dǎo)通IPM內(nèi)部相應(yīng)的IGBT管。IPM內(nèi)部設(shè)計(jì)了故障保護(hù)機(jī)制，當(dāng)有過(guò)壓、過(guò)流或者過(guò)熱等故障出現(xiàn)時(shí)，相應(yīng)的故障輸出端VFO會(huì)輸出故障信號(hào)。為提高智能功率模塊工作的可靠性，采用開(kāi)關(guān)電源為其單獨(dú)供電。
IPM內(nèi)部已經(jīng)包含功率器件的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使用時(shí)只需要提供驅(qū)動(dòng)電源和PWM波形的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電源需要4路隔離的電源，其中3路隔離電源分別供給逆變橋上橋臂的3個(gè)開(kāi)關(guān)器件，而下橋臂的3個(gè)開(kāi)關(guān)器件共用1路電源。考慮到IPM的高頻開(kāi)關(guān)工作能力，PWM波形的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的傳輸隔離電路應(yīng)具有盡可能短的傳輸延時(shí)時(shí)間，以提高驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)的一致性。
2．2 電壓檢測(cè)與保護(hù)電路
直流側(cè)電壓上升或下降過(guò)快會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常，甚至損壞逆變器，因此直流側(cè)電壓檢測(cè)保護(hù)電路必不可少。圖4為電壓檢測(cè)與保護(hù)電路。將直流側(cè)正負(fù)母線電壓引入檢測(cè)板，經(jīng)過(guò)電阻分壓后為比較器LM339提供電壓信號(hào)。A1為過(guò)壓比較器，V1為預(yù)先設(shè)定的較高電壓值。當(dāng)母線分壓信號(hào)Vi大于V1時(shí)，認(rèn)為產(chǎn)生過(guò)壓現(xiàn)象，這時(shí)CPU控制單元必須立即發(fā)出停機(jī)命令，停止逆變器的輸出。當(dāng)母線分壓信號(hào)Vi小于V3與電源電壓所確定的某個(gè)閾值時(shí)，認(rèn)為產(chǎn)生欠壓現(xiàn)象，這時(shí)CPU控制單元立即發(fā)出停機(jī)命令，停止逆變器的輸出。
2．3 電流檢測(cè)與保護(hù)電路
電流檢測(cè)與保護(hù)電路如圖5所示。霍爾電流傳感器采集到的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R1轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，送往CPU進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。以進(jìn)行電流環(huán)的控制；送往比較器LM393進(jìn)行過(guò)流故障判斷。當(dāng)采集到的電壓信號(hào)V1大于過(guò)流閾值電壓V2時(shí)，即出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，比較器LM393輸出引腳變低，光電耦合器O1開(kāi)通，三極管飽和導(dǎo)通，繼電器JZ1線圈通電，而它的常閉觸點(diǎn)3B和3C串聯(lián)在為主回路供電的主接觸器的線圈回路中。這時(shí)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器斷電，斷開(kāi)主回路。同時(shí)，CPU檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)，軟件做出相應(yīng)的故障處理，及時(shí)地保護(hù)系統(tǒng)。
評(píng)論