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小型倾转旋翼机的无刷直流电机驱动器设计

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作者:翟琨 陈平 葛文哲 莫丽时间:2013-05-22来源:电子产品世界

  下面简单介绍一下拟合方法,为简便起见,选取三个待拟合的点。根据这三个点的特点,不妨分别称它们为起始点、转折点和切换点,其中从起始点到转折点之间要求快速加速,保证起动速度;在转折点之后曲线应平缓,减小波动以便于平稳切换到自同步运行,切换点的选取应以能产生清晰的反电势信号为准。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/145573.htm

  根据调试实验,固定PWM占空比为15%,选取起始点、转折点和切换点坐标分别为(1,20)、(100,7.3)及(200,6),括号中第一个元为换相次数N,单位为次;第二个元为换相时间间隔 ,单位为毫秒。拟合的幂函数曲线表达式如式(2)所示。
          

  电容滞后换相的补偿

  由于反电势过零检测电路中存在滤波电容,这会导致自同步运行阶段检测到的位置信号滞后于实际位置信号。为确保电机准确换相,需计算出滞后时间并对其进行补偿。由反电势过零检测电路可得:
                (3) 

  进而计算出滞后的相角为:
          

  式(3)和式(4)中f为反电势信号频率。利用定时器实时地测量相邻两个反电势过零点的时间间隔,便可计算出f,进而求出滞后角 进行相位补偿。

  实验调试与分析

  实验电机采用XXD2212型外转子无刷,其额定电压为12V,最高空载转速为12000 r/min。螺旋桨采用GF1045高速桨。经反复实验,电机可以成功带载起动。图8是调节PWM占空比为30%时,用RIGOL DS5202型示波器测量的实验波形,其中通道1为A相端电压波形,通道2为A相对应的比较器输出波形,可见电机运转平稳,调速性能良好。从图中也可以看出,比较器提供的转子位置信号略滞后于实际信号,验证了相位补偿的必要性。  

 

  结束语

  本文采用反电势法设计了小型无刷驱动系统,完成了硬件电路以及软件的设计调试。通过实验对电机起动加速曲线进行了拟合,并补偿了滤波电容引起的相位滞后。调试结果表明,在负载为GF1045螺旋桨条件下,该能驱动XXD2212型无刷可靠起动,并能实现平稳调速,满足旋翼机的设计要求。

  参考文献:
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  [4]吴红星,叶宇骄,倪天,等.无刷直流电机转子位置检测技术综述[J].微电机,2011,44,(8):75-76
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  [6]廖承喜,朱志杰,翁微.无刷直流电机三段式自起动关键技术研究[J].电力电子技术,2008,42,(5):61-62

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