高壓無刷電機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)中的應(yīng)用 

一、項(xiàng)目實(shí)施的背景和意義

    無刷直流電機(jī)是20世紀(jì)末,本世紀(jì)初,逐步開發(fā)完善的一個(gè)電機(jī)的新品種,它以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性,在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。  

     普通的直流電機(jī),由于需要機(jī)械換相和電刷,可靠性差,需要經(jīng)常維護(hù),換相時(shí)產(chǎn)生電磁干擾,噪音大;而無刷直流電機(jī)以電子方式換相取代了機(jī)械換相, 隨著永磁新材料,微電子技術(shù),自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的發(fā)展,無刷直流電機(jī)得到了飛速的發(fā)展,由于它不僅保持了傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)良好的動(dòng)、靜態(tài)調(diào)整特性,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、易于控制而廣泛應(yīng)用于最初的軍事工業(yè)及航空航天、醫(yī)療、信息、家電以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

二、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

 由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。 

　　中小容量的無刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。 

　　近三十年來針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。 

　　 無刷電機(jī)在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間較短,便隨著技術(shù)的日益成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動(dòng)車等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在深圳、長(zhǎng)沙、上海等地形成初具規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈。如深圳鼎拓達(dá)機(jī)電等一批專業(yè)廠商，在技術(shù)上不斷推進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

三 我公司產(chǎn)品的特點(diǎn)

 為進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的綜合性能，我公司采用國(guó)外一些大公司紛紛推出較MCU性能更加優(yōu)越的DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）單片電機(jī)控制器，是將一個(gè)以DSP為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內(nèi)，使價(jià)格大大降低且體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。其最大速度可達(dá)20～40MIPS，指令執(zhí)行時(shí)間或完成一次動(dòng)作的時(shí)間僅為幾十納秒，和普通的MCU相比，運(yùn)算及處理能力增強(qiáng)10～50倍，確保了系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能,從而提高控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速精度,使之控制在0.1%以內(nèi),響應(yīng)時(shí)間控制在50ms以內(nèi)。

利用DSP數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)體積較小的高轉(zhuǎn)速、高可靠性電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用三相無刷直流電機(jī)，以位置傳感器方式，生成電機(jī)換相時(shí)序，通過硬件啟動(dòng)和鎖相環(huán)跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的穩(wěn)速控制。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)和子控制線路簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)。