电bob综合体育官方入口动小车的电机驱动及控制

2022-06-21 09:12 胡八一

电动汽车的整体性能首先取决于它的电池系统和电机驱动系统。电动汽车的驱动系统一般由三个主要部分组成:控制器、功率变换器和电机。电动汽车的驱动不仅要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围和高可靠性,而且电机的转矩速度特性受电源的影响,这就要求驱动具有尽可能宽的高效区。我们使用的电机一般都是DC电机,主要是永磁DC电机,伺服电机,步进电机。DC电机控制简单,性能突出,DC电源易于实现。本文主要介绍这种DC电机的驱动和控制。1.H型桥式驱动电路DC电机驱动电路中应用最广泛的是H型全桥电路,可以方便地实现DC电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转制动和反转制动。其基本原理图如图1所示。全桥驱动电路的四个开关都处于斩波状态,S1和S2为一组,S3和S4为另一组,两组处于互补状态,一组导通,另一组必须关断。当S1和S2导通时,S3和S4关断,在电机两端施加直流电压,可以实现电机的正转或反转制动。当S3和S4导通时,S1和S2关断,电机两端为反向电压,电机反转或正转制动。

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在小车运行过程中,我们要不断地在四个象限之间切换电机,也就是正转和反转,也就是当S1和S2开启,S3和S4关闭,S1和S2关闭,S3和S4开启,这两种状态切换。在这种情况下,理论上要求两组控制信号完全互补。但由于实际开关器件有通断时间,绝对互补的控制逻辑必然会导致上下桥臂的贯通短路。例如,当上桥臂断开时,下桥臂接通。这个过程可以在图2中说明。

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因此,为了避免直通 短路且保证各个开关管动作之间的协同 性和同步性,两组控制信号在理论上要 求互为倒相的逻辑关系,而实际上却必须相差一个足够的死区时间,这个矫正过程既可以通过硬件实现,即在上下桥 臂的两组控制信号之间增加延时,也可 以通过软件实现(具体方法参看后文)。 驱动电流不仅可以通过主开关管流通,而且还可以通过续流二极管流通。当电机处于制动状态时,电机便工作在发电状态,转子电流必须通过续流二极管流通,否则电机就会发热,严重时烧毁。开关管的选择对驱动电路的影响很大,开关管的选择宜遵循以下原则:(1)由于驱动电路是功率输出,要求开关管输出功率较大;(2)开关管的开通 和关断时间应尽可能小;(3)小车使用的电源电压不高,因此开关管的饱和压降应该尽量低。 在实际制作中,我们选用大功率达林顿管TIP122或场效应管IRF530,效果都还不错,为了使电路简化,建议使用集成有桥式电路的电机专用驱动芯片,如L298、LMD18200,性能比较稳定可靠。