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上海标准驱动系统 大郡动力控制技术

信息介绍 / Information introduction

    H桥的得名缘于其原理图的外观,它能够使电机绕组中的电流沿两个方向运动。要理解这一点,H桥必须被分为两个部分,或两个半桥。Q1和Q2构成一个半桥,而Q3和Q4构成另一个半桥。每个半桥都能够控制BDC电机一端的导通与关断,使其电势为供应电压或地电位。例如,当Q1导通,Q2关断时,电机的左端将处于供电电压的电势。导通Q4,保持Q3关断将使电机的相反端接地。标注有箭头的IFWD显示了该配置下电流的流向。注意,每个MOSFET的两端都跨接有一个二极管(D1-D4),上海标准驱动系统。这些二极管保护MOSFET免遭MOSFET关断时由BEMF产生的电流尖峰的破坏。只有在MOSFET内部的二极管不足以消耗BEMF电流时,才需要这些二极管。电容(C1-C4)是可选的。这些电容的值通常不大于10pF,它们用于减少由于换向器起拱产生的RF辐射。在前向和后向模式中,桥的一端处于地电势,另一端处于VSUPPLY。IFWD和IRVS箭头分别描绘了前向和后向运行模式的电路路径。在惯性滑行(Coast)模式中,电机绕组的接线端保持悬空,电机靠惯性滑行直至停转。刹车(Brake)模式用于快速停止BDC电机。在刹车模式下,电机的接线端接地。当电机旋转时,它充当一个发电机。将电机的引线短路相当于电机带有无穷大负载,上海标准驱动系统,上海标准驱动系统,可使电机快速停转。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。上海标准驱动系统

    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。上海无忧驱动系统均价永磁同步电机具有高比功率(可以远大于1kW/kg)、高效率(可达到97%)、高功率因素和高成本等特点。

    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。

    PMDC电机的缺点是永磁体的磁性会随着时间的推移逐渐衰退。某些PMDC电机的永磁体上还绕有绕组,以防止磁性丢失的情况发生。PMDC电机的性能曲线(电压与速度关系曲线)的线性非常好。电流与转矩成线性关系。由于定子磁场是恒定的,所以这类电机对电压变化的响应非常快。有刷直流电机并激并激有刷直流(Shunt-woundBrushedDC,SHWDC)电机的励磁线圈与电枢并联。励磁线圈中的电流与电枢中的电流相互**。因此,这类电机具有***的速度控制能力。SHWDC电机通常用在需要五个或五个以上马力的应用中。在SHWDC电机中,不会出现磁性丢失的问题,因此它们通常比PMDC电机更加可靠。有刷直流电机串激串激有刷直流(Series-woundBrushedDC,SWDC)电机的励磁线圈与电枢串联。由于定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加,因此这类电机是大转矩应用的理想之选。SWDC电机的缺点是它不能像PMDC和SHWDC电机那样对速度进行精确控制。有刷直流电机复激复激(CompoundWound,CWDC)电机是并激和串激电机的结合体。CWDC电机可产生串激和并激两种磁场。CWDC电机综合了SWDC和SHWDC电机的性能,它具有比SHWDC电机更大的转矩,又能提供比SWDC电机更佳的速度控制[2]。车辆减速时,电机对车辆前进起制动作用,这时电机处在发电机运行状态,给储能动力源充电,称之为再生制动。

    选择设计符合电动汽车运行要求的电机,具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高、功率密度大和可靠性高的特性。如对感应电机,要求提高额定工作点(基频100Hz以上)和工作电流密度,降低铜耗(高导电率材料)和铁耗(高磁导率)。而且,电机采用液体冷却提高热容量,减少体积和质量。电机技术与电力电子技术、微电子技术和控制技术完美结合,**后发展成为可靠、易维护、高功率密度、高集成度的智能电机。牵引电机种类多,应用在电动汽车上的电机主要包括直流电机、鼠笼式感应电机、永磁同步电机(包括永磁无刷直流电机)和开关磁阻电机。驱动系统直流电机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。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。直流电机的调速方式有电枢变阻、电枢调压和改变磁通三种。电力电子技术和微电子技术的发展使得直流斩波技术在现代直流调速中飞速发展,PWNI式IGBT斩波器流行,使得直流电机的功率因数、工作效率(80%~90%)、动态性能和转矩脉动性得到明显改善。法国是世界上直流电机电动汽车较多的国家,而目前国内永磁直流牵引电机倍受重视。应用在电动汽车上的电机主要包括直流电机、鼠笼式感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。上海标准驱动系统

直流电机的调速方式有电枢变阻、电枢调压和改变磁通三种。上海标准驱动系统

    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。上海标准驱动系统

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