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无刷电机系统在工业自动化行业中的应用


高压无刷电机系统在工业自动化行业中的应用 

一、项目实施的背景和意义

    无刷直流电机是20世纪末,本世纪初,逐步开发完善的一个电机的新品种,它以其优良的转矩特性,在运动控制领域得到了广泛的应用。  

     普通的直流电机,由于需要机械换相和电刷,可靠性差,需要经常维护,换相时产生电磁干扰,噪音大;而无刷直流电机以电子方式换相取代了机械换相, 随着永磁新材料,微电子技术,自动控制技术以及电力电子技术的发展,无刷直流电机得到了飞速的发展,由于它不仅保持了传统直流有刷电机良好的动、静态调整特性,且结构简单、运行可靠、易于控制而广泛应用于最初的军事工业及航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域。

   

二、技术发展趋势及国内外发展现状

 由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。 

中小容量的无刷直流电动机的永磁体,现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。 

近三十年来针对异步电动机变频调速的研究,归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法,稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。 

无刷电机在我国的发展时间较短,便随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发展。已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用,并在深圳、长沙、上海等地形成初具规模产业链。如深圳鼎拓达机电等一批专业厂商,在技术上不断推进行业发展。

三 我公司产品的特点

 为进一步提高控制系统的综合性能,我公司采用国外一些大公司纷纷推出较MCU性能更加优越的DSP(数字信号处理器)单片电机控制器,是将一个以DSP为基础的内核,配以电机控制所需的外围功能电路,集成在单一芯片内,使价格大大降低且体积缩小、结构紧凑、使用便捷、可靠性提高。其最大速度可达20~40MIPS,指令执行时间或完成一次动作的时间仅为几十纳秒,和普通的MCU相比,运算及处理能力增强10~50倍,确保了系统有更优越的控制性能,从而提高控制电机的运转转速精度,使之控制在0.1%以内,响应时间控制在50ms以内。

利用DSP数字化设计技术构建了一个体积较小的高转速、高可靠性电机转速控制系统。系统采用三相无刷直流电机,以位置传感器方式,生成电机换相时序,通过硬件启动和锁相环跟踪,实现对无刷直流电机的稳速控制。该系统具有结构和子控制线路简单、运行可靠、维护方便等特点。

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