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电动车用无刷直流电动机的调速控制
黄!涛!李!晶
!武汉理工大学信息学院"武汉!,#((-(
#摘!要!对当前无刷直流电动机在电动车中的应用做了简单分析!详细阐述了其驱动电路和调整部分的实现方案以及过流保护等功能"
关键词!无刷直流电动机#霍尔位置传感器#驱动电路#调速#过流保护#电动助力车#应用
!!收稿日期!%
(($)(+)%U B !概!述
当给无刷直流电动机定子绕组通电时"该电流与转子永磁体的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩"驱动转子旋转"再由位置传感器将转子位置变换成方波信号"通过控制电路去控制开关线路的通断"从而使定子各相绕组按一定顺序导通"定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相$由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的"因而起到了机械换相器的换相作用$因此"所谓无刷直流电动机"就其结构而言"可以认为是一台由电子开关线路%永磁式同步电动机以及位置传感器三者组成的&电动机系统’$
C !设计方案
本设计应用于控制电动自行车和电动摩托车的无刷直流电动机$最大输出功率-((K "采用,+d 蓄电池供电"空载转速可达-((转(分钟$功率最大时!通常为爬坡时#"流过"g =T /!管的电流最
高可达%(&"因此对"g =T /!管的电流承受能力有一定的要求$本设计中选择X P T $,(0"其击穿电压为’((d "最大可承受电流为##&"可以满足设计要求$为了保护"g =T /!管"延长使用寿命"当电流达到设计的最高电流值时采取过流保护$整个电路以时序逻辑控制为主"对时序的准确性要求相当高$设计方案流程图如图’所示$
E !实现方法
由固定在无刷电动机内的霍尔位置传感器输出霍尔信号"即转子位置信号$信号波形如图%所示$以三相无刷电动机为例"各相信号是占空比为
图’!电动车用无刷直流电机设计流程
图%!三相霍尔信号波形
$(j 的方波"相互之间相位差为’%(c
$由三相霍尔信号&%b %L 组成的一组编码!先后顺序分别为)’(’%’((%’’(%(’(%(’’%((’#"经过译码电路及-,V =#+选择出每个编码所对应时刻时驱动电路中导通的功率管"从而为电动机提供工作电流$驱动电路如图#所示$经-,V =#+输出的信号通过光电隔离进入驱动电路"光耦全部采用正相接法$对于三相霍尔信号&%b %L 各种不同的组合"例如当&%b %L 为’(’时"经-,V =’#+译码器和-,V =#+与非门输出"到达’%%路光耦输入端为高电平"#%,%$%*路光耦输入端为低电平$由图#所示电路可知"’路和%路光耦分别对应的"g =)T /!管"’%"%导通"通过&相和L 相对无刷直流电动机提供供电回路$同理"当霍尔信号&%b %L 为其它状态值时"亦可通过译码电路及-,V =#+与非门选择相应的光耦"使输入端为高电平"对应的"g =T /!管轮流导通"如此不断循环换相"从而驱动电动机旋转$
*++*微电机!%((*年!第#U 卷!第-期!总第’$,期#
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