直流電機的檢測項目

【專家解說】：系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵點和難點</P><P>　　既然BLDC有很多優(yōu)點，人們當(dāng)然有理由將其應(yīng)用到高爾夫球車這類微型車當(dāng)中去，但為什么世面上現(xiàn)有的電動高爾夫球車均采用傳統(tǒng)直流電機呢？答案或許很多，有兩點卻始終跑不掉，那就是成本和可靠性。先說成本，具有相近參數(shù)的BLDC比傳統(tǒng)直流電機價格高，主要是永磁體貴，不過現(xiàn)在永磁體的價格呈下降的趨勢[3]；他勵直流電機的驅(qū)動要求主電路為三個橋臂，但有兩個橋臂位于勵磁回路，容量較小，而BLDC的驅(qū)動要求主電路為三相橋式驅(qū)動電路，它們身上均流過電樞電流，這大大增加了功率開關(guān)器件的投入。再說可靠性，采用霍爾位置傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)子位置以指導(dǎo)功率器件進行適當(dāng)?shù)膿Q相，成本低，檢測電路簡單，但可靠性低[4]。當(dāng)然，即便采用其他類型的傳感器可靠性也高不到哪去，個人認(rèn)為這跟傳統(tǒng)直流電機的電刷和換向器一樣讓人頭痛。這些問題怎么解決，以及一些其他電機驅(qū)動系統(tǒng)都具有的共性問題，我在下面的內(nèi)容中進行闡述。</P><P>　　較低的電壓等級帶來應(yīng)對大電流的挑戰(zhàn)</P><P>　　在設(shè)計的最大功率下功率開關(guān)器件處理的電流峰值將達到100A。大電流將對因器件布置所帶來的寄生參數(shù)、分布電感等問題提出嚴(yán)苛的要求，當(dāng)然還有散熱。同等情況下，BLDC的驅(qū)動需要更多的功率開關(guān)器件，但我們?nèi)匀幌Ｍ懿辉黾涌刂破鞯捏w積。由于成本所限，不可能采用性能優(yōu)良但價格昂貴的集成或智能功率器件（IPM），唯一可能的是盡力改善散熱條件以減少功率MOSFET的數(shù)量。在這里我們引進了一種稱為“鋁基覆銅板”的散熱方式[5]，靈感來源于IPM，在這類功率器件中，功率晶元甚至沒有進行封裝就直接表面貼裝在鋁基板上。接著我們還發(fā)現(xiàn)它在高強度LED光源、汽車點火系統(tǒng)等場合也多有應(yīng)用。通過采用該散熱方式，我們成功將原本七個一組并聯(lián)減少到三個一組并聯(lián)，效果讓人欣喜。采用表面貼裝的方式，功率開關(guān)器件的引腳寄生電感也可大大縮小，可謂一舉兩得。</P><P>　　關(guān)于多管并聯(lián)的均流問題，利用最差狀態(tài)[6][7]（Worst Case）方法對多管并聯(lián)的穩(wěn)態(tài)均流問題進行分析，我們以此來確定多管并聯(lián)時所采取的降額因子；但影響動態(tài)均流問題的因素過多，不便分析，從統(tǒng)計角度來分析多參數(shù)的影響是一個值得思考的方向。<br>力矩控制策略帶來“閉環(huán)失效”問題</P><P>　　采用力矩控 制策略來實現(xiàn)高爾夫球車驅(qū)動系統(tǒng)的控制，優(yōu)點有很多諸如起動轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)迅速、限流效果好等。但力矩控制策略帶來“閉環(huán)失效[8]” 問題：由于設(shè)計的驅(qū)動系統(tǒng)具有一倍的過載能力，當(dāng)負(fù)載力矩始終無法達到油門踏板給定力矩時，油門踏板踏位處于負(fù)載力矩值與最大給定力矩值之間的任何變動不會對車輛的運行狀態(tài)造成絲毫的改變。這與傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的驅(qū)動響應(yīng)相異。 </P><P><br>　　在大量的實際調(diào)試中，我們小組總結(jié)出了一種行之有效的方法：這個思路非常簡單，即讓油門踏板踏位不僅對應(yīng)力矩的給定量，還將與電機繞組最大給定線電壓相對應(yīng)。此時，油門踏板踏位的任何改變必然導(dǎo)致最大給定線電壓的改變也必然將改變電機的轉(zhuǎn)速。這可以從無刷直流電機的調(diào)壓調(diào)速特性得出。這里我稱其為“最大力矩控制策略”。對應(yīng)不同類型的電機，該策略可能要做必要的調(diào)整　簡單而新穎的無位置傳感策略在全速度范圍內(nèi)尋找一種可靠的低成本的無位置傳感器位置獲取策略顯得非常重要。得益于永磁無刷直流電機的工作特性——只需要離散的位置信號，以及相繞組之間的互感耦合效應(yīng)，我們研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種稱之為“間接電感法”的無位置傳感器算法。通過分析我們發(fā)現(xiàn)在互感耦合效應(yīng)會導(dǎo)致PWM調(diào)制的有效和無效期間相端電壓的差與轉(zhuǎn)子位置成一固定的關(guān)系。理論上分析，只要電壓傳感器件的精度達到要求，都可以得到可靠的位置信息。在低速范圍內(nèi)，這種方法顯得更為有效，可以有效彌補反電動勢法的不足以獲得全速度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置信息。由于進度上的關(guān)系，該方法在本設(shè)計中沒有體現(xiàn)，目前該策略的算法實現(xiàn)還在有條不紊的進行。<br>　<br>　　Microchip芯片的特點及其在項目中的應(yīng)用</P>　主控制芯片是控制系統(tǒng)的核心，它提供給逆變器驅(qū)動信