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2021年03月01日 | UC3846在永磁无刷电机驱动中的应用

2021-03-01 来源:elecfans

1、前言

直流电机的电磁转矩是电枢电流的函数,电流受到转速,负载转矩等多种因素的影响,是一个复杂的转换过程。因之,对直流无刷电机控制的关键环节在于电流环的控制,即电流闭环控制和电流变化率控制。不但要满足精度的要求,还要满足速度的要求。特别是电流变化率的控制,要求响应速度非常快才行。


2、控制系统的设计

在一些特殊的应用环境中,如电梯、起重、曳引等,要求驱动、拖动系统的起步、停止及运行过程非常平稳,以增强舒适感和安全性。图1是一个典型的闭环控制系统,图中Vgn是中心控制单片机给定转速,Vfn是反馈转速,两者之间的差值经速度调节器产生给定电流信号Vgi,该闭环称为速度调节环。Vgi和霍尔电流传感器HL检测出的电流Vfi求差后进入电流调节器LT,该调节器是在最大电流限制下进行调节的,输出的波形控制信号Vgb在电流变化率控制电路LBT的控制下产生驱动IGBT的PWM脉冲。电流变化率信号是将来自HL的电流信号经微分电路LD微分后产生的,在LBT中对Vgb进行调整,限制电流变化率的增长。在图l所示的控制系统中,虚线框内部分利用UC3846进行了设计。下面介绍一下设计原理。

UC3846在永磁无刷电机驱动中的应用

图1 闭环控制框图


2.1、电流型控制器原理

电流型控制器除了要有电压型PWM控制器的全部功能外,还需要有电流检测环节,检测点可以根据需要任意选择,例如开关管电流、电感电流或由HL传感器送来的总输出电流等。下面以UC3846为例说明其工作原理。图2示出了该芯片的内部结构。图中不同于电压型控制器件之处是设置了一个电流测定放大器,增益为3。E/A放大器为误差放大器,输出经过二极管和0.5v偏压后送至比较器反向端,同相端为三倍后的电流测定信号。电流测定放大器输出由内电路限定在3.5V以下,因之,电流测定信号最大电压值被限定在3.5/3=1.2V之内。根据1.2V可选择电流测定环节参数。对于电流型控制,为了保证输出电流恒定,不受占空比d的影响,就必须进行斜坡补偿。其方法是:在电流检测放大器输入端(4脚)或误差放大器输出端(7脚)叠加一个从振荡器波形派生的三角波形与电感电流波形之和,即完成了斜坡补偿,其幅值应大于电流波形下斜坡的l/2。

UC3846在永磁无刷电机驱动中的应用

图2  UC3846的内部结构


图3给出了UC3846内部局部和外电路连结原理图。图中S为PWM寄存器,有两个置位端S1、S2,均可使y.。为高电平,封锁PWM输出。在设计中,用sl接受A,的输出,当输出电流I,大于给定值时,A3输出为高电平,从而形成PWM的后沿。S2端接受由外电路形成的两个控制信号K1、K2的控制。其中K1用作电路关断,K2为输出检测电流I经微分电路的输出,其作用是当电流变化率超过一定值时,关闭脉冲输出。图中R5C.构成斜坡校正网络,对输出电流进行校正。下面分别讨论电流环和电流变化率环的工作原理。

UC3846在永磁无刷电机驱动中的应用

图3  部分uc3846内部结构与外部联线图

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HARTING公司自1945年成立以来,在电子行业里经历了多个重要的发展阶段,以下是五个与HARTING公司发展相关的事实性故事:

1. 创立与初期发展

创立背景:1945年,Wilhelm和Marie Harting在德国创立了HARTING公司,起初以生产日常所需的设备为主,如节能灯泡、电炉等。随着德国工业的发展,他们逐渐意识到新兴行业对技术产品的需求,于是将公司转向开发和生产电气连接器及连接系统。这一转变标志着HARTING正式进入电子行业,并为其后续发展奠定了基础。

初期产品:早期,HARTING开发的Han®连接器在市场上取得了巨大成功,该连接器以其坚固耐用、易于操作的特点,迅速成为行业内的标准产品,为HARTING在电子行业树立了良好的口碑。

2. 技术创新与全球化拓展

技术创新:HARTING始终致力于技术创新,不断推出新产品以满足市场需求。例如,他们研发的矩形连接器在1965年问世后,迅速替代了传统的圆形军用规格连接器,成为工业连接的新标准。此外,HARTING还在数据通信、网络技术、芯片卡、多媒体技术等领域取得了显著成就。

全球化拓展:随着业务的不断发展,HARTING开始在全球范围内设立子公司和生产工厂。目前,HARTING已在40多个国家设立了附属公司,生产工厂遍布德国、英国、瑞士、美国、罗马尼亚及中国等7个国家。这种全球化布局不仅提升了HARTING的市场占有率,还使其能够更好地服务全球客户。

3. 进入中国市场

中国市场布局:1988年,HARTING正式进入中国市场,并在珠海投资兴建了生产基地。这一举措标志着HARTING对中国市场的重视和承诺。随着在中国市场的不断深耕,HARTING已在中国设立了多个销售和服务中心,覆盖了包括香港、珠海、深圳、广州在内的多个城市。

本地化生产与服务:为了更好地服务中国客户,HARTING在中国实现了本地化生产和服务。他们不仅提供高质量的产品,还为客户提供设计咨询、系统集成、定制化解决方案等一系列专业服务。这些举措使HARTING在中国市场赢得了广泛认可。

4. 工业4.0与数字化转型

工业4.0引领者:面对工业4.0和数字化转型的浪潮,HARTING积极投入研发和创新,推出了多款面向未来的产品和技术。例如,HARTING MICA®是一款将工业4.0功能引入现有机器和设备的工业边缘网关,它能够帮助企业实现生产过程的智能化和自动化。

数字化转型服务:除了产品创新外,HARTING还为客户提供数字化转型的解决方案和服务。他们利用自身在连接技术领域的优势,帮助企业构建高效、可靠的数字化生产体系,提升生产效率和产品质量。

5. 定制化解决方案与行业应用

定制化解决方案:HARTING深知不同行业对连接技术的不同需求,因此他们始终致力于为客户提供定制化的解决方案。无论是电力、通信、自动化还是航空、汽车等行业,HARTING都能根据客户的具体需求,提供最适合的连接技术和产品。

行业应用案例:在多个行业领域,HARTING的产品和技术都得到了广泛应用。例如,在汽车行业,HARTING的3D-MID技术帮助客户将复杂的电子设备集成到汽车中,提高了汽车的安全性和舒适性;在轨道交通行业,HARTING的连接器产品被广泛应用于信号传输和电源分配等领域,确保了轨道交通的安全运行。

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