ML4425在無位置傳感器無刷直流電機控制中的應用.

1、ML4425 在無位置傳感器無刷直流電機控制中的應用陳敏祥,張小波(浙江大學,浙江杭州 310027中圖分類號:TM33 文獻標識碼:E文章編號：1004-7018(2003 05-0045-011 原理與調試M L4425 是美國 M icr o Linera 公司為三相無位置傳感器無刷直流電動機驅動 而設計的專用控制芯片，它采用三段式起動的反電勢法來控制電機的起動。三段式起動包括：轉子定位、變頻加速和狀態(tài)切換。下面以圖 1 為例進CVGO1K行原理分析圖 1 M L4425 系統(tǒng)原理圖(1 轉子定位無位置傳感器無刷直流電動機的起動首先要確定轉子的初始位置。在定位期間必須有足夠長的時間來確保

2、電機轉子的位置。定位時間過短會導致電機轉子不能正 確定位而不能正常起動。電機的起動定位時間與電機本體、外加負載、電機的最大 電流等因素有關，對于一個確定的電機，其外加負載越重，設定的電機最大電流就越 大。 M L 4425通過 C AT 來選擇定位時間。C A T 值越大,定位時間就越長，電機就 越能可靠定位，但同時又會增加電機的起動時間。若因為定位時間不夠而導致電機 不能正常起動,則需要增加 C AT 值。(2 變頻加速無位置傳感器無刷直流電動機的反電勢大小與電機的轉速成正比。所以，電機靜止時電動勢為零,電機無法自起動。M L4425 芯片內集成的壓控振蕩器(VCO 產(chǎn) 生電機起動的脈沖信號

3、，在轉子定位結束后以固定的加速度逐漸起振，電機開始起動 并加速運行，此時電機運行在開環(huán)狀態(tài)。壓控振蕩器的最高頻率由電容C VCO 決定。該電容值選擇不當會直接影響電機的起動及調速范圍。電機開環(huán)加速的時間由 外接電容 C RT 決定，加速度由電容 C RR 決定。C RT 和 C R R 同樣應根據(jù)外加負載的大小進行調整。C RT 兩端電壓超過 1.5V 時電機停止加速。(3 狀態(tài)切換當電機加速到足夠高的速度時，M L 4425 芯片檢測到反電勢信號后就進行換相 電機進入轉子位置閉環(huán)的控制狀態(tài)。M L4425采用鎖相環(huán)(PL L技術,通過測定電機繞組的反電勢來控制電機的換 相。 PLL包括符號變

4、換器、誤差放大器、低通濾波器和壓控振蕩器。在加速階段 電容 C VCO 不斷充電,壓控振蕩器頻率不斷上升,同時 PL L 不停地檢測反電勢信號,這兩路信號通過誤差放大器進行比較。當兩者的頻率誤差降到一定程度時，電機切換到反電勢控制的閉環(huán)運行狀態(tài)。此時，電機完成三段式起動進入到運行狀態(tài)。(4 速度控制M L4425 通過 PWM 模式提供了一個閉環(huán)的速度控制。速度指令信號(模擬電 壓從 V SPEED 管腳輸入,速度信號可以來自微處理器,也可以簡單地用電位器提 供。設定的 V SPEED 電位與速度反饋信號進行比較后放大,該信號經(jīng)過RCPWM 穩(wěn)壓及PW M斬波后形成的PWM信號控制外部的下橋開

5、關元件。M L4425 內置 PWM 發(fā)生器的頻率由電容 C T 設定。調速時，升高 V SPEED 端電壓,其與速度反 饋信號誤差增大,經(jīng)過誤差放大器輸出到 RCPWM 端，使得該端電壓下降。下降的 RCPWM 電壓與 PWM 斬波信號通過比較器后使輸出的脈沖信號占空比增加，電機 速度上升，同時連接誤差放大器正向端的速度反饋信號隨著電機轉速上升而增加,當該信號接近 V SPEED 電壓時,電 機開始穩(wěn)速運行。電機的減速過程相反。由于此調速過程為動態(tài)過程，電機速度的改變會引起 RCPWM 電壓的波動，從而影響電機的速度控制。這時可以在 RCPWM 端外接一電容，該電容要根據(jù)電機的實際用途來選擇

6、。若選擇的電容太小，那么電機調速過程的不穩(wěn)定性仍然比較明顯。加大該電容可穩(wěn)定調速過程，但其動態(tài)響應會 變差。(5 保護功能M L4425 提供了限流及欠壓保護功能。當電流過大時，內部比較器輸出低電平 關斷下橋開關元件，起到保護芯片及外部開關元件的作用。欠壓保護可使芯片在外 接電源小于 9. 5V 的時候停止工作。其他功能包括故障顯示功能，制動功能以及速度反饋信號功能。2 運行特性實驗作者用 M L 4425 芯片研制了一臺無位置傳感器無刷直流電動機控制器樣機，電機額定功率 30W,額定電壓 DC160V ,額定轉速 1500r/min,用于驅動風扇負載。圖 2 為 M L 4425 輸出用于驅

7、動上下橋開關元件的實測波45R讀者園地 eaders ho me圖 2 一相上下橋輸出控制波形圖形,上橋驅動信號的低電平對應上橋功率元件導通，下橋驅動信號的高電平對應 下橋功率元件導通。圖 3 為 M L4425 的 13 號管腳輸出的方波脈沖與任意一個功率元件驅動信號頻率的對應關系。13 號管腳輸出的方波周期對應于 60 電角度，rrIZTI 1 11 i 1 IL -I J H J1 JL 1L 1T雲(yún)11丄丄J. Jkd. it w ilI ib1 f T tMIR*! i r11f T fr1T 1 T f15 illM T r FT 1-i1 1-i11. 11H1這一信號可用來檢測

8、電機轉速。圖 3 VCO 輸出波形與一相控制波形比較圖 4 為實測的電機繞組端電壓（橋臂中點電壓 對地的波形，F(xiàn)-Iiiiin Jb t 1i J II JllL丄1-1丄丄R* aw,*|1r r t r1r r*MNHrr Tt f T FJT TIfMl r 1 |T V I Vr 1-1ilIM從波形的上升和下降曲線可準確獲得電勢的過零信號。圖 4 電機繞組對地端電壓實測波形圖 5 為采用 M L4425 控制的電機的實測轉速、效率與轉矩關系曲線。其性能 指標達到了較高的要求。圖 5 電機轉速及效率曲線！精密輕型電動滾筒外殼的深孔加工工藝沈宏謀(浙江調速電機廠研究所,浙江桐鄉(xiāng) 3145

9、00中圖分類號:TM305 文獻標識碼:E文章編號：1004-7018(2003 05-0046-1我廠生產(chǎn)的 T YDG 系列精密輕型電動滾動外殼是外 68mm ?內 38mm42mm ?長 1000mm 毛胚無縫鋼管。過去加工采用車削的方法，深孔刀桿長，切削時產(chǎn)生顫 動,不能開快車，吃大刀,大走刀,工作效率低，每班加工一根，最多也只能加工兩至三 根。我們針對加工時刀桿顫動的情況，綜合研究了銑刀的刀具、鏜工的裝夾工裝、 深孔鉆的導向結構和帶冷卻管槽的軋輥加工車刀等方面的經(jīng)驗，把精密輕型電動滾 動外殼的加工工藝進行了徹底的改革和創(chuàng)新，克服了打刀、不排屑、悶車等問題，摸 索出專門加工滾動外殼加工

10、的特點和規(guī)律，編制了新的工藝和操作規(guī)程。每日產(chǎn)量 達到 2530 根，11h 1:*保證了產(chǎn)品的質量圖 1 無縫鋼管外殼圖圖 1 是產(chǎn)品外殼圖。改進后的工藝如圖 2 所示。把車床大拖板上的刀架取下將夾具底座用螺釘緊固在大拖板上，在底座上再緊固兩塊 V 形鐵,工件用壓板壓牢 在 V 型槽中,刀桿圖 2 改建后的工藝結構圖采用 42mm 鉆桿,一端焊有錐套可插入車床軸錐孔中。刀桿的另一端車有螺紋 與刀頭相配。刀頭的結構如圖 3 所示。刀桿的左端接上一根 3/4 英寸的水管，水管 尾端接一個變徑接頭，變徑接頭的外徑上車有螺紋，擰上壓帽把刀桿牢固地把緊在車 床主軸上。變徑接頭另一端連接鉆機上通用的轉動冷卻水接頭，再由橡膠管與車床冷卻泵接通。夾具底座的左端安放