時(shí)間:2017-12-05 10:39:50來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
近年來(lái),無(wú)刷電機(jī)在醫(yī)療,工業(yè)控制,消費(fèi)電子和汽車電子等高精度控制行業(yè)廣泛應(yīng)用,無(wú)刷電機(jī)性能的好壞很大程度上取決于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,研發(fā)階段,工程師如何借助示波器快速、便捷、真實(shí)的對(duì)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)進(jìn)行分析?本文主要介紹ZDS4054Plus數(shù)椐挖掘型示波器對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的典型測(cè)試及案例分析。
一、直流無(wú)刷電機(jī)介紹
隨著電力電子的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn),無(wú)刷直流電機(jī)得到了迅速發(fā)展,無(wú)刷直流電機(jī)通過(guò)電子器件實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的換相,取代了傳統(tǒng)的機(jī)械電刷和換相器。其由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成,是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法,同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性,在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成,其功能是:接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào),以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng);接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào),用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷,產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號(hào),用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等。無(wú)刷電機(jī)憑借噪聲低、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速高、體積小、動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便等特點(diǎn),在醫(yī)療、工業(yè)控制、消費(fèi)電子、電動(dòng)工具、電動(dòng)車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
有上圖可知,MCU通過(guò)配置寄存器輸出六路PWM只是控制信號(hào),其最高電壓也只有5V,不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī),而是通過(guò)控制功率管的開關(guān)來(lái)使電機(jī)運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)電路一般是由多個(gè)MOSFET組成的驅(qū)動(dòng)橋和電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋功率管構(gòu)成。無(wú)刷電機(jī)的換向是換相是依靠轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)進(jìn)行的,其中有感驅(qū)動(dòng)方式是利用霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的,無(wú)感驅(qū)動(dòng)方式是通過(guò)檢測(cè)和計(jì)算無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的電流、電壓等參數(shù)變化,推測(cè)轉(zhuǎn)子位置,進(jìn)而進(jìn)行換相的。
換向原理
無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部安裝有霍爾傳感器,其可以根據(jù)轉(zhuǎn)子不同位置時(shí)的不同磁場(chǎng)方向分布情況,而給出1或0的輸出信號(hào),三個(gè)傳感器均勻安裝,在360度的電角度上發(fā)生6次翻轉(zhuǎn)電平,每次相差60度電角度,根據(jù)三個(gè)傳感器的信號(hào)編碼測(cè)出轉(zhuǎn)子的位置,這就是常用的有感驅(qū)動(dòng)方式。另外,無(wú)感驅(qū)動(dòng)方式是通過(guò)檢測(cè)和計(jì)算無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的電流、電壓等參數(shù)變化,推測(cè)轉(zhuǎn)子位置,進(jìn)而進(jìn)行換相的。
驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化圖
驅(qū)動(dòng)電路工作原理
有上圖可知,MCU通過(guò)配置寄存器輸出六路PWM只是控制信號(hào),其最高電壓也只有5V,不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī),而是通過(guò)控制功率管的開關(guān)來(lái)使電機(jī)運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)電路一般是由多個(gè)MOSFET組成的驅(qū)動(dòng)橋和電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋功率管構(gòu)成。無(wú)刷電機(jī)的換向是換相是依靠轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)進(jìn)行的,其中有感驅(qū)動(dòng)方式是利用霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的,無(wú)感驅(qū)動(dòng)方式是通過(guò)檢測(cè)和計(jì)算無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的電流、電壓等參數(shù)變化,推測(cè)轉(zhuǎn)子位置,進(jìn)而進(jìn)行換相的。
換向原理
無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部安裝有霍爾傳感器,其可以根據(jù)轉(zhuǎn)子不同位置時(shí)的不同磁場(chǎng)方向分布情況,而給出1或0的輸出信號(hào),三個(gè)傳感器均勻安裝,在360度的電角度上發(fā)生6次翻轉(zhuǎn)電平,每次相差60度電角度,根據(jù)三個(gè)傳感器的信號(hào)編碼測(cè)出轉(zhuǎn)子的位置,這就是常用的有感驅(qū)動(dòng)方式。另外,無(wú)感驅(qū)動(dòng)方式是通過(guò)檢測(cè)和計(jì)算無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的電流、電壓等參數(shù)變化,推測(cè)轉(zhuǎn)子位置,進(jìn)而進(jìn)行換相的。
驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化圖
驅(qū)動(dòng)電路工作原理
圖中Q1到Q6為功率場(chǎng)效應(yīng)管,當(dāng)需要AB相導(dǎo)通時(shí),只需要打開Q1,Q4管,而使其他管保持截止。此時(shí),電流的流經(jīng)途徑為:正極→Q1→線圈A→繞組B→Q4→負(fù)極。MCU給Q1的柵極是PWM信號(hào),而給Q4的柵極是常開信號(hào),這樣你就可以通過(guò)控制Q1輸入端的PWM信號(hào)占空比來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的有效電壓。其他五步換向?qū)ㄒ彩沁@樣。實(shí)測(cè)各相波形如下:
各相電壓波形實(shí)測(cè)效果
三、ZDS4054Plus的實(shí)測(cè)應(yīng)用與分析
針對(duì)上述無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PWM信號(hào)分析,ZDS4054Plus示波器又有哪些新的測(cè)試體驗(yàn)?zāi)?
512Mpts大數(shù)椐存儲(chǔ)
針對(duì)案例中無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓,工程師在觀察PWM信號(hào)時(shí),若信號(hào)中出現(xiàn)異常,則難以通過(guò)觸發(fā)方式觸發(fā),需要在大時(shí)基下,通過(guò)縮放模式分析包絡(luò)內(nèi)的信號(hào),(在縮放窗口觀察波形細(xì)節(jié)),PWM信號(hào)頻率幾十K以上,需要保證較高的采樣率,同時(shí)PWM信號(hào)還伴隨有電流、編碼器等載波信號(hào),需要多個(gè)通道分別觀察,從波形時(shí)間、采樣率、多通道三方面看,都需要大存儲(chǔ)。圖1為無(wú)刷電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),在存儲(chǔ)深度設(shè)為350M時(shí),捕獲7S的波形,采樣率依然高達(dá)50MSa/s,保證了波形不失真。由公式:存儲(chǔ)深度=波形時(shí)間*采樣率可知,ZDS4000系列示波器標(biāo)配512Mpts存儲(chǔ)深度,保證在捕獲長(zhǎng)時(shí)間波形同時(shí)保持高采樣率。
雙ZOOM模式+智能標(biāo)注
如上圖,在捕獲較長(zhǎng)時(shí)間的波形后,如何對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)或異常信號(hào)進(jìn)行分析呢?另外,在工業(yè)伺服應(yīng)用方面,在不同的工況下,在切換不同負(fù)載的時(shí)候,對(duì)應(yīng)不同時(shí)間的驅(qū)動(dòng)器波形變化或出異常信號(hào),整個(gè)負(fù)載切換到穩(wěn)定的過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng),也需要在大存儲(chǔ)深度下,觀看波形細(xì)節(jié),針對(duì)上述情況,ZDS4000系列示波器在保證大存儲(chǔ)深度的情況下,支持雙ZOOM縮放模式,可以為兩個(gè)縮放窗口分別設(shè)置系數(shù),配合智能標(biāo)注功能,對(duì)任意處感興趣的信號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。圖中為對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),主時(shí)基內(nèi)的波形在兩個(gè)ZOOM窗口分別放大,ZOOM1為PWM周期信號(hào),ZOOM2為PWM某一尖峰的振蕩波形,在大存儲(chǔ)深度的保證下,采樣率50MSa/s,保證了波形細(xì)節(jié)的真實(shí)性。同時(shí),配合智能標(biāo)注功能,如在主時(shí)基上做一標(biāo)注,在ZOOM1、ZOOM2上能夠快速找到標(biāo)注點(diǎn),可看到ZOOM1中標(biāo)注點(diǎn)——PWM的第3個(gè)尖峰,在ZOOM2中可查看到尖峰的振蕩情況及幅值。
四、總結(jié)
ZDS4000系列數(shù)椐挖掘型示波器,憑借512M深存儲(chǔ)、雙ZOOM模式、模板觸發(fā)、FIR硬件濾波和智能標(biāo)定等功能,能夠快速、真實(shí)定位分析無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的異常波形,為無(wú)刷電機(jī)行業(yè)的波形調(diào)試提供完美解決方案!
標(biāo)簽:
中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)注明[來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)(m.u63ivq3.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用時(shí)須注明來(lái)源“中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來(lái)源的稿件,均來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留稿件來(lái)源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。
產(chǎn)品新聞
更多>新品發(fā)布:CD300系列總線型伺服驅(qū)動(dòng)器
2024-10-31
2024-10-31
2024-10-31
新勢(shì)能 新期待|維智B1L直線伺服驅(qū)動(dòng)器
2024-10-31
纖薄之間,化繁為簡(jiǎn)|合信全新simple系...
2024-10-29
2024-10-18
推薦專題
更多>