高壓無刷電機系統(tǒng)在工業(yè)自動化行業(yè)中的應(yīng)用 

一、項目實施的背景和意義

    無刷直流電機是20世紀(jì)末,本世紀(jì)初,逐步開發(fā)完善的一個電機的新品種,它以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性,在運動控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。  

     普通的直流電機,由于需要機械換相和電刷,可靠性差,需要經(jīng)常維護,換相時產(chǎn)生電磁干擾,噪音大;而無刷直流電機以電子方式換相取代了機械換相, 隨著永磁新材料,微電子技術(shù),自動控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的發(fā)展,無刷直流電機得到了飛速的發(fā)展,由于它不僅保持了傳統(tǒng)直流有刷電機良好的動、靜態(tài)調(diào)整特性,且結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、易于控制而廣泛應(yīng)用于最初的軍事工業(yè)及航空航天、醫(yī)療、信息、家電以及工業(yè)自動化領(lǐng)域。

二、技術(shù)發(fā)展趨勢及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

 由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。 

　　中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。 

　　近三十年來針對異步電動機變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢。 

　　 無刷電機在我國的發(fā)展時間較短,便隨著技術(shù)的日益成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動車等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在深圳、長沙、上海等地形成初具規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈。如深圳鼎拓達機電等一批專業(yè)廠商，在技術(shù)上不斷推進行業(yè)發(fā)展。

三 我公司產(chǎn)品的特點

 為進一步提高控制系統(tǒng)的綜合性能，我公司采用國外一些大公司紛紛推出較MCU性能更加優(yōu)越的DSP（數(shù)字信號處理器）單片電機控制器，是將一個以DSP為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內(nèi)，使價格大大降低且體積縮小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。其最大速度可達20～40MIPS，指令執(zhí)行時間或完成一次動作的時間僅為幾十納秒，和普通的MCU相比，運算及處理能力增強10～50倍，確保了系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能,從而提高控制電機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速精度,使之控制在0.1%以內(nèi),響應(yīng)時間控制在50ms以內(nèi)。

利用DSP數(shù)字化設(shè)計技術(shù)構(gòu)建了一個體積較小的高轉(zhuǎn)速、高可靠性電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用三相無刷直流電機，以位置傳感器方式，生成電機換相時序，通過硬件啟動和鎖相環(huán)跟蹤，實現(xiàn)對無刷直流電機的穩(wěn)速控制。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)和子控制線路簡單、運行可靠、維護方便等特點。