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一 電機(jī)驅(qū)動(dòng)中采用微控制器的優(yōu)點(diǎn)
節(jié)電已成為環(huán)境保護(hù)浪潮中的重要一環(huán)。在家電和工業(yè)控制中所使用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是耗電大戶，其中大多數(shù)電機(jī)通常工作在非控方式，因而效率很低。隨著半導(dǎo)體工業(yè)，特別是大功率電子器件及微控制器的發(fā)展，使變速驅(qū)動(dòng)變得更加現(xiàn)實(shí)且成本更低。目前，變速驅(qū)動(dòng)不僅在特殊及大功率/高效率的工業(yè)控制如機(jī)床。升降機(jī)中使用，而且越來(lái)越多地應(yīng)用到家用電器中，如洗衣機(jī)、壓縮機(jī)、小電泵、空調(diào)器等。這些由微控制器的高精密算法控制的驅(qū)動(dòng)方式為各種應(yīng)用帶來(lái)了許多的優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)效率提高-變速控制可降低電機(jī)的無(wú)用功率。
性能改善-數(shù)字控制方式可實(shí)現(xiàn)多種功能，如智能數(shù)字閉環(huán)控制，變頻頻率波形速形，故障容忍，及同其它系統(tǒng)進(jìn)行通訊等。
機(jī)電能量轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化-變速驅(qū)動(dòng)可避免使用轉(zhuǎn)換器，變速箱等。
軟件升級(jí)簡(jiǎn)單-由于具有閃速存儲(chǔ)器的微控制器系統(tǒng)，可根據(jù)需要迅速地改變算法和控制變量。
隨著變速驅(qū)動(dòng)的引入，系統(tǒng)的復(fù)雜程度也將相應(yīng)增加。但在各種具體應(yīng)用中，一個(gè)基本的要求就是總成本必須控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。在大多數(shù)系統(tǒng)中，特別是家用電器，總成本必須同非控系統(tǒng)價(jià)格相當(dāng)。
本文主要介紹采用摩托羅拉單片機(jī)實(shí)現(xiàn)低成本三相交流電機(jī)，三相直流無(wú)刷電機(jī)和通用電機(jī)的控制設(shè)計(jì)實(shí)例。
二 無(wú)傳感器的相位角通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)
基于MC68HC05JJ6/MC68HC705JJ7單片機(jī)和MAC4DC可控硅的低成本相位角電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示于圖1。低成本單相功率控制板專門(mén)適用于轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm到10000rpm的通用無(wú)刷電機(jī)。目前此類電機(jī)廣泛用作家用電器中的馬達(dá)，例如：真空吸塵器、洗碗機(jī)、手持電動(dòng)工具及食品加工機(jī)。其工作模式為閉環(huán)調(diào)速。相對(duì)于常用的在電機(jī)軸上加裝轉(zhuǎn)速計(jì)的方案，所述電路則為一個(gè)無(wú)轉(zhuǎn)速計(jì)的方案，轉(zhuǎn)速的測(cè)量是由單片機(jī)沒(méi)量電機(jī)電流來(lái)間接完成的。
無(wú)傳感器相位角驅(qū)動(dòng)
電路的設(shè)計(jì)充分利用了單片機(jī)的資源從而使其原理圖相當(dāng)簡(jiǎn)單。這種低成本的單片機(jī)功能很強(qiáng)，足以完成驅(qū)動(dòng)閉環(huán)無(wú)傳感器相位角控制系統(tǒng)的所有工作。所有的功能僅由兩種集成電路及很少的外圍器件即可完成。因而使之成為電路板設(shè)計(jì)緊湊，且具有很好經(jīng)濟(jì)性的方案。
這種設(shè)計(jì)的目的之一就是要在不使用轉(zhuǎn)速計(jì)的情況下實(shí)現(xiàn)通用電機(jī)的低成本環(huán)速度控制。
應(yīng)特別注意的是電流檢測(cè)和計(jì)算。因?yàn)榇诵盘?hào)對(duì)無(wú)傳感器算法十分重要。因此應(yīng)選用具有非接地輸入和高噪聲抑制的差分運(yùn)放。
無(wú)傳感器算法
通用電機(jī)由可控硅制驅(qū)動(dòng)時(shí)必須分成兩相：a)當(dāng)可控硅關(guān)斷時(shí)，i=0
b)當(dāng)可控硅開(kāi)啟時(shí)，v=e+z.i
式中
e=反電動(dòng)勢(shì)（bemf)k.i.Ω
z=電機(jī)阻抗r+j.L.ω
ω=主頻
Ω=電機(jī)速度
k=電機(jī)常數(shù)
r=線圈電阻
v=（kΩ+r).i+j.L.ω.i
Saber模擬模型可用來(lái)計(jì)算所有必要的算式及運(yùn)行虛擬的無(wú)傳感器相位角通用電機(jī)系統(tǒng)。這里從它的數(shù)據(jù)庫(kù)中引用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通用電機(jī)模型（dc_srs.sim)，并根據(jù)一個(gè)200瓦的通用電機(jī)參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。
從模擬結(jié)果可證明，在交流過(guò)零點(diǎn)時(shí)檢測(cè)的電流ito，除zui大啟動(dòng)延遲為8ms情況下，僅跟轉(zhuǎn)速有關(guān)。如果轉(zhuǎn)速高于3000rpm，且啟動(dòng)延遲小于8.5ms，交流過(guò)零時(shí)的電流，對(duì)應(yīng)給定的速度下，在較寬范圍的負(fù)載變化時(shí)均為一常數(shù)。如果轉(zhuǎn)速低于3000rpm，或啟動(dòng)延遲時(shí)間大于8.5ms，則需要修正。
控制特性
根據(jù)模擬結(jié)果，可對(duì)速度和電流的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。在程序中可利用此特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)一種速度確定一個(gè)電流值。在無(wú)傳感器相位角算法中，zui重要的一點(diǎn)是電機(jī)的特性要好。電流必須在一固定啟動(dòng)延遲和一個(gè)合理的速度范圍內(nèi)，在過(guò)零點(diǎn)時(shí)進(jìn)行測(cè)量。
單片機(jī)的使用
可用容量 存儲(chǔ)器 已用容量
224字節(jié) SRAM 43字節(jié)
6.1K字節(jié) EPROM 1.5K字節(jié)
測(cè)試是利用一個(gè)200瓦的通用電機(jī)通過(guò)一個(gè)變速箱進(jìn)行的。其結(jié)果是在啟動(dòng)后，當(dāng)負(fù)載在10%幅度內(nèi)變化時(shí)，其速率可保持恒定不變。
同時(shí)也做了負(fù)載變化90%情況的試驗(yàn)。在此情況下，速度降低1秒后，控制器便能使其恢復(fù)，并保持恒定。
本特利3500系統(tǒng)
電源模塊3500/15-02-02-00
框架接口模塊3500/20-01-01-00
框架接口模塊3500/20-01-02-00
框架接口模塊3500/20-02-02-00
框架接口模塊3500/22-01-01-00
鍵相器模塊3500/25-01-01-00
鍵相器模塊3500/25-01-02-00
鍵相器模塊3500/25-01-03-00
繼電器模塊3500/32-01-00
鍵相器模塊3500/33-01-00
4通道位移監(jiān)測(cè)器模塊3500/40(140734-01,135489-04)
振動(dòng)模塊3500/42-01-00
振動(dòng)模塊3500/42-04-00
振動(dòng)模塊3500/42-09-00
脹差/軸向位置模塊3500/45-01
脹差/軸向位置模塊3500/45-01-00
脹差/軸向位置模塊3500/45-01-00
轉(zhuǎn)速模塊3500/50-01-00
轉(zhuǎn)速模塊3500/50-01-00-01
轉(zhuǎn)速模塊3500/50-01-00-02
轉(zhuǎn)速模塊3500/50-01-01-00-00
轉(zhuǎn)速模塊3500/50-04-00
超速保護(hù)模塊3500/53-01-00
溫度監(jiān)測(cè)器3500/61(133819-02)
溫度監(jiān)測(cè)器3500/61(163179-02)
溫度監(jiān)測(cè)器3500/61(163179-03)
溫度監(jiān)測(cè)器3500/61-01-00（163179-02&133819-02）
溫度監(jiān)測(cè)器3500/61-03-00
過(guò)程變量監(jiān)測(cè)模塊3500/62(136294-01)
過(guò)程變量監(jiān)測(cè)模塊3500/62-03-00（163179-03&136294-01)
監(jiān)測(cè)模塊3500/63-01-00
通訊網(wǎng)關(guān)模塊3500/92-01-01
通訊網(wǎng)關(guān)模塊3500/92-01-01-00
通訊網(wǎng)關(guān)模塊3500/92-02-01-00
通訊網(wǎng)關(guān)模塊3500/92-04-01-00
顯示裝置3500/93-01-00-00-00
顯示裝置3500/93-02-02-02-00
顯示裝置3500/93-03-01-00
顯示裝置3500/93-03-01-00-00
顯示裝置3500/93-03-01-00-00
顯示裝置3500/93-07-01-02-00
監(jiān)測(cè)模塊3500-40-01-00
鍵相通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)器3300/16-15-01-03-00-00
雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)器3300/16-15-01-03-00-00-00
監(jiān)測(cè)模塊3300/20-12-01-00-00-00
監(jiān)測(cè)模塊3300/20-12-01-01-00-02-00
監(jiān)測(cè)模塊3300/20-12-01-03-00
供應(yīng)美國(guó)BENTLY本特利350020框架接口模塊,
