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电机控制:变速革命

Greg Vrana?? 2005年06月30日 ?? 收藏0
存。
  DSC的其他特性主要集中在安全性和鲁棒性。某些关键的注册内容如PWM极性,使用一次写入的注册方式能有效阻止因重调程序引起的恶意代码破坏。DSC也应该有故障输入功能。一旦发生危险的状况如电机过热,它能关闭PWM输出从而防止电机的损坏。DSC还应该能够检测到故障状态,如振荡器失效以及转子锁定。
  在实际应用中,电机控制器的ADC能监测电机或者周围的温度。如果运行的温度超标,控制器应当采取适当的措施。比如说,一台空调的温度已经超出了临界的水平,控制器应降低其性能而不是立即停止。通过监测正常的转矩值,控制器在电机发生过大转矩时,应具有立即察觉的能力。否则,将导致轴承断裂或者其他的机械故障。低于正常水平的转子转速或过高的定子绕组电流都预示着类似的故障。绕组零电流可能表明定子绕组损坏。在这些情形下,控制器应当缓缓地停下系统,点亮指示灯,甚至发出维修请求。
  应用中选择最合适的设备是个很棘手的过程。令人欣慰的是合适的选择往往是存在的。不过还需要考虑一些问题:是否需要变速?负载是否不断变化?电机的转速是多少?功率是否重要?标量控制是否能达到所需的性能要求?除了电机是否有必要控制其他的功能?
 
 电机类型的选择是影响控制器选择的另外一个关键问题。如果开环控制适用或机电传感器反馈可行,那么一个简单的微控制器将是最好的选择。另一方面,如果电机有很多相绕组,需要在不同的负载下保持恒定的转矩,或者需要高速运转,那么应用中就需要DSC。如果要控制或监测电机以外的其他功能,控制器则需要足够的MIPS。Silicon Labs的 Bannatyne说,尽管没有任何确定的指导原则,但控制器若达不到20 MIPS,还没有发现有人会尝试使用矢量算法。
  桥路驱动器电路展现出另一种设计方法。受到控制器PWM输出的驱动,这些电路给电机加载适当的电压。一种离散的设计通常使用6个MOSFET或6个IGBT(绝缘门双极性晶体管)开关、一些开关驱动器IC和6个二极管。Fairchild Semiconductor公司的 Smart Power Modules(智能动力模块)就是混合型器件,它在一块导热的绝缘介质上集成了以上所有的元件,有时还会加上一个热敏电阻。所有模块的开关装置来自完全相同的模板,所以它们具有相似的电气特性。利用制造厂商测试过的桥路模块取代用分立元件设计驱动电路,在降低成本的同时,能简化设计:减轻配线、绝缘、散热和其他一些设计问题。
  随着政府法令的出台以及消费者的能耗意识的增强,DSC电机控制在主要家电中的应用似乎越发普遍。有良好的性能、新的特性、新奇而更加简单的设计选择以及安静的运转,这便是最引人注目的例子:21世纪的科技正在革新19世纪的发明创造。此外,电子学还将继续促进电机控制技术的发展。而今出于MIPS的实用性,工程师们都会考虑使用便宜的MIPS,以其明显的优势唤醒陈旧的电机技术。