有刷直流电机转子转子(也称为电枢)由一个或多个绕组构成。当这些绕组受到激励时,会产生一个磁场。转子磁场的磁极将与定子磁场的相反磁极相吸引,从而使定子旋转。在电机旋转过程中,会按不同的顺序持续激励绕组,因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠。转子绕组中磁场的这种转换被称为换向[1]。有刷直流电机电刷和换向器与其他电机类型(即,无刷直流电机和交流感应电机)不同,BDC电机不需要控制器来切换电极绕组中电流的方向,而是通过机械的方式完成BDC电机绕组的换向。在BDC电机的转轴上安装有一个分片式铜套,称为换向器。随着电机的旋转,碳刷会沿着换向器滑动,与换向器的不同分片接触。这些分片与不同的转子绕组连接,因此,当通过电机的电刷上电时,就会在电机内部产生动态的磁场,上海标准驱动系统特征。注意电刷和换向器由于两者之间存在相对滑动,因而是BDC电机中**容易损耗的部分,这一点很重要。有刷直流电机永磁体永磁体有刷直流(PermanentMagnetBrushedDC,PMDC)电机是世界上**常见的BDC电机,上海标准驱动系统特征。这类电机使用永磁体产生定子磁场。PMDC电机通常用在包括分马力电动机在内的应用中,这是因为永磁体比绕组定子具有更高的成本效益,上海标准驱动系统特征。电机控制器接收从加速踏板、刹车踏板和PDRN(停车、前进、倒车、空档)控制手柄的输出信号。上海标准驱动系统特征
有刷直流电机基本驱动电路驱动电路用在使用了某类控制器并且要求速度控制的应用中。驱动电路的目的是为控制器提供改变BDC电机中绕组电流的方法。驱动电路允许控制器对BDC电机的供电电压进行脉宽调制。就功耗来说,这样的速度控制方法在改变BDC电机的速度方面比起传统的模拟控制方法效率要高很多。传统的模拟控制要求与电机绕组串联一个额外的变阻器,这样会降低效率。驱动BDC电机的方法多种多样。有些应用场合*要求电机往一个方向运转。前者采用低端驱动,后者采用**驱动。使用低端驱动的优点是可以不必使用FET驱动器。FET驱动器的用途是:1.将驱动MOSFET的TTL信号转换为供电电压的电平。2.提供足以驱动MOSFET的电流(1)3.提供半桥应用中的电平转换。对于绝大多数PIC®单片机应用,第二点通常不适用,这是因为PIC单片机的I/O引脚可提供20mA的拉电流。注意,在每个电路中,电机的两端都跨接有一个二极管,目的是防止反电磁通量(BackElectromagneticFlux,BEMF)电压损坏MOSFET。BEMF是在电机转动过程中产生的。当MOSFET关断时,电机的绕组仍然处于通电状态,会产生反向电流。D1必须具有合适的额定值,以能够消耗这一电流。BDC电机的双向控制需要一个称为H桥的电路。上海常见驱动系统特征串励式直流电机起动转矩高和宽恒功率调速范围,适合在牵**域应用。
电机的噪音能够得到衰减,并且此时MOSFET(或BJT)中的开关损耗也可以忽略。一般来说,针对给定的电机用实验的办法找到满意的PWM频率是一个好办法。如何使用PIC单片机来产生控制BDC电机速度的PWM信号?一个方法是通过编写专门的汇编或C代码来交替翻转输出引脚的电平(1)。另一个方法是选择带有硬件PWM模块的PIC单片机。Microchip提供的具有该功能的模块为CCP和ECCP模块。许多PIC单片机都具有CCP和ECCP模块。请参见产品选型指南了解具有这些功能模块的器件。注1:Microchip的应用笔记AN847给出了使用固件对I/O引脚进行脉宽调制的汇编代码例程。CCP模块(捕捉比较和PWM(CaptureCompare和PWM)的英文缩写)能够在一个I/O引脚上输出分辨率为10位的PWM信号。10位分辨率意味着模块可以在0%至100%的范围内实现210(即1024)个可能的占空比值。使用该模块的优点是它能在I/O引脚上自主产生PWM信号,这样解放了处理器,使之有时间完成其他任务。CCP模块*要求开发者对模块的参数进行配置。配置模块包括设置频率和占空比寄存器。ECCP模块(增强型捕捉比较和PWM(EnhancedCaptureCompare和PWM)的英文缩写)不*能提供CCP模块的所有功能,还可以驱动全桥或半桥电路。
而小功率电动汽车方面,质量轻、体积小和高效的pMsMDives发展前景好。①直流电机驱动系统。该系统中的电机为有刷直流电机,电机控制器一般采用斩波器控制方式;②感应电机交流驱动系统。该系统中的电机一般采用转子为鼠笼结构的三相交流异步电机,电机控制器用矢量控制的变频调速方式;③永磁同步电机交流驱动系统。其中的永磁同步电机包括无刷直流电机(BDCM)和三相永磁同步电机(PMSM)。在上述三类驱动系统中,PMSM或BDCM的永磁同步电机交流驱动系统效率**高、体积**小、重量**轻,也无直流电机的换向器和电刷等缺点,在电动汽车中也得到了一定的应用。但该类驱动系统目前还存在成本太高的缺点,在可靠性和使用寿命等指标上也比感应电机差,另外,对于功率较大的PMSM和BDCM要做到体积小、重量轻尚存在一定的技术难度。我国是盛产永磁材料的国家,特别是稀土永磁材料钦铁硼资源在我国非常丰富,随着技术不断进步与成本不断降低,永磁同步电机驱动系统在电动汽车上的应用也具有很好的前景。驱动系统电机编辑语音电机是电动汽车的驱动单元,它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性,所以需要通过计算机辅助设计,对电机的电磁场、温度场和应力场进行有限元分析。电机是电动汽车的驱动单元,它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性。
ECCP模块还具有自动关断功能和可编程死区延时。注:Microchip的应用笔记AN893给出了配置ECCP模块来驱动BDC电机的详细说明。该应用笔记中还包含有固件和驱动电路示例。有刷直流电机反馈机制虽然BDC电机的速度一般与占空比成正比,但不存在完全理想的电机。发热、换向器磨损以及负载均会影响电机的速度。在需要精确控制速度的系统中引入某种反馈机智是个好注意。速度控制可以两种方式实现。***种方式是使用某种类型的速度传感器。第二种方式是使用电机产生的BEMF电压[2]。有刷直流电机传感器反馈有多种传感器可用于速度反馈。**常见的是光学编码器和霍尔效应传感器。光学编码器由多个组件组成。在电机非驱动端的轴上安装一个槽轮。一个红外LED在轮的一侧提供光源,一个光电晶体管在轮的另一侧对光线进行检测。通过轮中槽隙的光线会使光电晶体管导通。转轴转动时,光电晶体管会随着光线通过轮槽与否导通和关断。晶体管通断的频率表征电机的速度。在电机发生移位的应用中,还将使用光学编码器来反馈电机位置。霍尔效应传感器也被用来提供速度反馈。与光学编码器类似,霍尔效应传感器需要电机上连有一个旋转元件,并且还需要一个静止元件。驱动系统是能量存储系统与车轮之间的纽带,其作用是将能量存储系统输出的能量(化学能、电能)转换为机械能。上海无忧驱动系统零售价格
直流电机具有调速性能好平滑和精确、控制简单、成本低、笨重和维护性差等特点。上海标准驱动系统特征
旋转元件是一个外缘安装有一个或多个磁体的转轮。静止的传感器检测经过的磁体,并产生TTL脉冲。有刷直流电机反电磁通量(BEMF)提供BDC电机的快速反馈的另一种形式是BEMF电压测量。BEMF电压和速度成正比。图11显示了在双向驱动电路中测量BEMF电压的位置。一个分压器用于使BEMF电压下降到0-5V范围内,这样才能被模数转换器读取。BEMF电压是在PWM脉冲之间,当电机的一端悬空而另一端接地时测量的。在这种情况下,电机充当发电机,并且产生与速度成正比的BEMF电压。由于效率和材料不同,所有BDC电机的行为会略有不同。实验是确定给定电机速度下BEMF电压的**好方法。电机转轴上的反射带有助于数字转速计测量电机的转速(单位为RPM)。在读取数字转速计时测量BEMF电压将获取电机速度和BEMF电压的关系。注:Microchip的应用笔记AN893提供了使用PIC16F684读取BEMF电压的固件和电路示例。有刷直流电机直流电机的励磁方式编辑语音与同步电机不同,由于直流电机的定子和转子、即主磁极和电枢流经的都是直流电流,因此主磁极励磁绕组既可与电枢绕组并联、也可与电枢绕组串联、也可单独由其它直流电源供电。根据主磁极励磁电流的获得方式不同,称之为不同的励磁方式。上海标准驱动系统特征
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