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tb6588fg的無傳感器bldc電機控制器設計
摘要：無傳感器bldc電機具有直流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，現已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。本設計方案采用東芝三相直流無刷驅動器tb6588fg作為核心硬件電路，詳細介紹了電機調速控制電路、電機保護電路和電機速度調速的信號檢測及調整的方法。
關鍵詞：tb6588fg；三相無刷電機；
引言：永磁無刷直流電機及其控制一直是電機發(fā)展的研究熱點。無刷直流電機體積小，效率高。它既具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便的特點，又具備直流電機那樣良好的調速特性而無機械式換向器，現已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。本控制系統(tǒng)設計了以tb6588fg集成驅動器為核心的硬件平臺，微處理器采集tb6588fg的速度反饋脈沖，利用數字電位器調整電壓來進行閉環(huán)速度控制。
在無傳感器無刷直流電機的控制中，轉子位置的判斷、電機的啟動及電流的換相均由控制系統(tǒng)完成，功能十分復雜，對控制裝置的硬件與軟件設計提出了很高的要求。采用基于dsp的無傳感器無刷直流電機控制方法，借助dsp的強大的運算處理能力，完成軟件實現的反電動勢檢測換相和開環(huán)啟動，在電路設計上較為復雜，與閥門控制系統(tǒng)要求電路設計簡單的要求相矛盾，而且在軟件的編制上也有一定的難度。本設計采用的tb6588fg專用控制器，使系統(tǒng)控制電路十分簡單，內部具有驅動電路，不需外配mos管，也無需使用dsp等高端控制器芯片，就能實現電機可靠的運轉。
1 系統(tǒng)總體設計
在閥門控制設計中，對設計者的****挑戰(zhàn)是如何電路設計簡單，在有限的空間里放置電子元器件。本設計中采用普通單片機處理電機的啟停、速度檢測、速度調節(jié)，并對外面的開關量進行處理。將有關電機的所有控制功能交給tb6588fg處理，系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。
tb6588fg是為三相無傳感器無刷直流電機驅動而設計的專用控制芯片，通過改變模擬電壓改變pwm的占空比，來調節(jié)速度。驅動電機的電流典型值為1．5 a，峰值高達2．5 a，具有過流保護功能。供應電壓為7～42v。具有正反轉控制功能。具有控制星形連接的無傳感器無刷直流電機的所需要的全部功能，主要功能包括：啟動電路，反向電動勢換相控制，pwm速度控制，欠壓限流保護等。使用tb6588fg，無論從硬件上還是軟件上，減少了單片機的工作量，用體積小、價格很便宜的就可完成所有的工作。單片機只要完成電機速度脈沖檢測，然后控制算法調節(jié)數字電位器，來改變控制速度的模擬電壓，調節(jié)速度。tb6588fg具有欠壓限流功能，實現對電機的保護。
2 電機控制電路設計
tb6588fg電機控制電路如圖2所示。
3 電機啟動
電機的啟動基于vsp的模擬輸入電壓。當此電壓大于1 v時，電機開始啟動，此時電機處于靜止狀態(tài)，電機的轉子的位置不能確定。首先通過一個激勵電壓，使電機進入直流激活模式。當電機轉動的時候，檢測到電機線圈的反向電動勢。然后驅動器進入強迫通信模式，強迫通信模式的時間被外部的電容來決定。如圖3所示，a階段是dc激活時間，dc激活時間的調整公式為tfix=0．69×c2×r1。b階段是強迫通信時間，不同的電機通過改變c1和c2電容的值可用來調整電機的啟動。
4 過電流保護電路
閥門控制在實際應用中經常會發(fā)生電機堵轉的意外情況，電機堵轉可能會造成電源和電機的燒毀。tb6588fg的限流保護是通過內部的比較器來實現的，如圖4所示。驅動器內部具有一個比較器，負輸入端固定電壓為0．5 v，流過電機線圈的電流通過r1電阻的采樣送入驅動器內部，通過驅動器內部的濾波網絡接入比較器的正輸入端。如流過r1的電流大于設定值，則此電壓會大于0．5 v，驅動器關閉內部驅動電路。在此電路中r2和c2是起rc濾波作用，防止pwm切換時的噪聲引起的保護誤動作。如當r1=0．33 ω時，****限流電流為：iout=0．5 v／0．33 ω≈1．5 a。
5 速度檢測控制
tb6588fg具有速度輸出腳fg_out，電機沒有啟動或電機發(fā)生異常時此腳輸出為低電平。當電機被正常啟動，此腳輸出速度信號，mcu定時器具有捕獲功能，通過捕獲速度脈沖的上下沿來算出速度，然后去調整數字電位器的阻值來調整控制速度的電壓。
結語
針對閥門的無傳感器三相無刷電機控制系統(tǒng)的特點，采用tb6588fg設計的電機調速控制系統(tǒng)。利用了tb6588fg的硬件電路，簡化了整體的電路設計，同時降低了軟件的編程難度，使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。 |
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