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深圳市恒鋼特種機電有限公司
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閱讀：1043發(fā)布時間：2016-3-4
無刷電機控制器的功能特點
可進行簡單的變速控制
所有重要電流均由一個單獨的外接電阻器決定，設(shè)置比較簡單
電機起動和停止可以利用電路的電源完成
起動定時序列由兩個電容器完成
可獨立運行控制功能，且外圍電路簡單
采用了新的反電勢換向技術(shù)，能提供zui小的無抖動轉(zhuǎn)矩
可進行zui大效率的控制
具有換向PLC,可有效抑制PWM尖峰噪聲信號
無刷電機控制器的構(gòu)成
電動車無刷控制器主要由單片機 主控電路、功率管前級驅(qū)動電路、電子換向器、霍爾信號檢測電路、轉(zhuǎn)把 信號電路、欠電檢測電路、限流/過流檢測電路、剎車信號電路、限速電路、電源電路等部分組成，其原理框圖如圖所示。
無刷電機控制器的原理
1. 電子換向器
無刷電機與有刷電機的根本區(qū) 別就在于無刷電機用電子換向器代替 了有刷電機的機械換向器，因而控制 方法也就大不相同，復(fù)雜程度明顯提 高。在無刷 電機控制器中，用 6 個功率 MOSFET 管組成電子換向器，其結(jié)構(gòu)如 圖 2 所示。圖中 MOSFET 管 VT1、VT4 構(gòu) 成無刷電機 A 相繞組的橋臂，VT3、VT6 構(gòu)成無刷電機 B 相繞組 的橋臂，VT5、 VT2 構(gòu)成無刷電機 C 相繞組的橋臂，在 任何情況，同一橋臂的上下兩管 不能 同時導(dǎo)通，否則要燒壞管子。
6 只功率 MOSFET 管按一定要求順 次導(dǎo)通，就可實現(xiàn)無刷電機 A、B、C 三 相繞組的輪 流通電，完成換相要求， 電機正常運轉(zhuǎn)。 在電動車中，這 6 只功率管 有二二通電方式和三三通電 方式的運用， 二二通電方式即每一瞬 間有兩只功率管同時 通電，三三通電 方式即每一瞬間有三只功率管同時通 電。對于二二通電方式，功率管 須按 VT1、VT2；VT2、VT3；VT3、VT4； VT4、VT5；VT5、VT6；VT6、VT1； VT1、VT2 的通電順序，電機才能 正常運轉(zhuǎn)。對于三三通電方式，功率 管須按 VT1、VT2、VT3； VT2、VT3、 VT4；VT3、VT4、VT5；VT4、VT5、 VT6；VT5、VT6、VT1；VT6、 VT1、 VT2； VT1、VT2 、VT3的次序通 電，電機才能正常運轉(zhuǎn)。
2. 功率管前級驅(qū)動電路功 率 管 前 級 驅(qū)動電路用來驅(qū)動 電子換向器的 6 個 MOSFET 管，由于 6 個 MOSFET 管組成 了 3 個相同的橋臂， 對這 3 個相同的橋臂 的驅(qū)動電路是相同的，因而功率 管前 級驅(qū)動電路是由 3 組相同結(jié)構(gòu)的電路組 成， 3 所示的是一典型的功率管前級 驅(qū) 圖 動電路，對于一無刷控制器，有 3 個 這樣的電路，分別驅(qū)動 3 個橋臂。
3. 單片機主控電路
單片機主控電路是無刷電機控制 器的核心部分，電機的霍爾信號、轉(zhuǎn) 把信號、過流檢 測信號、剎車信號等 都直接輸入給單片機，由單片機進行 處理，并由單片機輸出電子 換向器三 個橋臂的前級驅(qū)動信號， 以控制電機 的運轉(zhuǎn)， 因而單片機主控電路是無刷 電 機控制器的心臟部分。 單片機 PIC16F72 是目前電動車無 刷電機控制器的主流控制芯 片，決定輸出驅(qū)動信號的脈寬，從而 決定電機的轉(zhuǎn)速。目前市面上電動車 的轉(zhuǎn)把輸出信號 電壓一般在 1~4.2V， 它內(nèi)部是由一個線性霍爾元件和一個磁 體組成，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把、磁體移動，霍爾元 件感應(yīng) 變化的磁場而輸出變化的電壓。
4. 限速電路
限速電路是通過分壓電阻，減小 送入單片機的轉(zhuǎn)把zui高電壓信號，從 而限制了速度。 中把 SPLIMT 端接 地，則 R67 與 R68 即組成分壓電路，降 低轉(zhuǎn)把信號（SPSIG） 送入單片機的 5 腳的電壓，從而限制了電動車的zui高 轉(zhuǎn)速。
5. 霍爾信號檢測電路
電阻 R31~R36、電容 C16~C18 組成霍爾信號檢測輸入電 路，電阻 R34~R36 形成上拉電位，電 容 C16~C18 起濾波作用，抑制干擾信 號。單片機的 15、16、17 腳 分別檢測 來自電機內(nèi)的三路霍爾位置信號，以 決定換相時刻。
6.欠壓檢測電路
元件 R70、R71、R72、 C23 組成電池電壓檢測電路，檢測值送 入單片機的 3 腳，當(dāng)該腳檢測值低于某 一數(shù)值時，可強迫不 工作，從而起到保護電 池的作用。
8. 電源電路 在中，一般需兩組 電源，一個是 14V 電源供功率 MOSFET 驅(qū) 動用，另 一個是 5V 電源，供單片機、電 機霍爾、轉(zhuǎn)把霍爾等電路用。14V 電源 一般由 LM317 調(diào)整管得到，5V 電源一般 由 78L05 得到。
9. 限流/過流保護電路
限流保護是控制 在某一zui大限定電流值下工作，對于 36V 控制器，限 流值一般在 14±1A，對 于 48V 控制器限流值一般在 17±1A。限 流保護其實又是過載 保護，當(dāng)上坡、 載重必然引起負載加重、電流增大， 但電流增大的極限就是限流值。
的基本維修
一、控制器靜態(tài)電流正常應(yīng)在50MA內(nèi)，電機空載zui高轉(zhuǎn)速時電流一般在1.4A左右，部分電機在1.8A左右。
當(dāng)控制板不工作時，首先應(yīng)看板上信號燈以秒/次閃爍，如未加轉(zhuǎn)把信號而信號燈不閃爍，則應(yīng)檢查：
1．5V電壓是否正常，不正常時外部接插是否有短路，板上有無搭錫短路等；
2．單片機第2腳電壓是否為5V；
3．石英晶體是否工作；
4．信號燈是否損壞。
二、控制器電流電壓調(diào)整
1．電流調(diào)整：調(diào)節(jié)康銅長度（新程序可調(diào)整LM358第6腳對地的電阻（R6），取值范圍取2K到3.3K內(nèi)，調(diào)到所需運電流，（500W老程序在26A到3有較好的運行效果，新程序在22A到28A有較好的效果。）
2．電壓調(diào)整：欠壓取樣電路為48V或36V電源對地的兩個分壓電阻組成，通常調(diào)整電源連接的電阻（Ra）就可以調(diào)整欠壓點，因與地連接的電阻通常取1.2K，故欠壓值及電阻阻值可按下面公式計算：Ra=(1.2xv-1.2x3)/3
例：使用48V電瓶電壓，欠壓V的取值為40.5時：
Ra=(1.2x40.5-1.2x3)/3-------→Ra=15K
注：其中的1.2為與地連接的電阻。式中的3為單片機部處理欠壓AD值。
當(dāng)欠壓值需在40.5V到42V間調(diào)節(jié)時滿載1.2K電阻上并82K、39K、36K、33K、30K時，欠壓分別對應(yīng)：41.04V、41.65V、41.75V、41.86V、42V。
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