直流無刷電機(jī)的工作原理
直流無刷電機(jī)的優(yōu)越礦用刮板輸送機(jī)性
直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動輸送設(shè)備時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直交坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋?
此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來越小；像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Ana制砂機(jī)log-to-digital converter，ADC)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，PWM)…等。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。
篩沙機(jī)直流無刷電機(jī)的控制結(jié)構(gòu)
直流無刷電機(jī)是同防爆振動電機(jī)步電機(jī)的一種，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(P)影響：
N=120．f / P。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制(驅(qū)動器)，控制定子物料輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。
直流無刷驅(qū)動器包括電源部及控制部如圖 (1) ：電管狀輸送機(jī)源部提供三相電源給電機(jī)，控制部則依需求轉(zhuǎn)換輸入電源頻率。
電源部可以直接以直流電輸入(一般為24V)或以交流電輸入(110V/220 V)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器(converter)轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)動電機(jī)。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(Q1～Q6)分為上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開關(guān)?？刂撇縿t提供PWM(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器(inverter)換相的時機(jī)。直流無刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動時速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會變動太大的速度控制，所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為ZS直線振動篩相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。
圖振動清理篩一
要讓電機(jī)轉(zhuǎn)動起來，首先控制部就必須根據(jù)hall-s石英石制砂機(jī)ensor感應(yīng)到的電機(jī)轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關(guān)閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，如 下（圖二） inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機(jī)線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機(jī)順時/逆時轉(zhuǎn)動。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到hall-sensor感應(yīng)出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機(jī)就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到控制部決定要電機(jī)轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要電機(jī)轉(zhuǎn)子反向則功率晶體管開啟順序相反。
花紋輸送帶基本上功率晶體管的開法可舉例如下：
AH、BL一砂石生產(chǎn)線組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組
但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因?yàn)殡娮恿慵傆虚_斗式提升機(jī)關(guān)的響應(yīng)時間，所以功率晶體管在關(guān)與開的交錯時間要將零件的響應(yīng)時間考慮進(jìn)去，否則當(dāng)上臂(或下臂)尚未完全關(guān)閉，下臂(或上臂)就已開啟，結(jié)果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。
輸煤皮帶機(jī)圖二
P.I.D控制簡介
一般P.I.D控制如下 (dutycycle)=(dutycycle)p + (dutycycle)i + (dutycycle)d
P.控制(比例控制) ：輸出與輸入誤差訊號成正比關(guān)系，即將誤差固定比例修正，但系統(tǒng)會有穩(wěn)態(tài)誤差。
I .控制(積分控制) ：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)有穩(wěn)態(tài)誤差時，將誤差取時間的積分，即便誤差很小也能隨時間增加而加大，使穩(wěn)態(tài)誤差減小直到為零。
D.控制(微分控制)：當(dāng)系統(tǒng)在克服誤差時，其變化總是落后于誤差變化，表示系統(tǒng)存在較大慣性組件或(且)有滯后組件。微分即是預(yù)測誤差變化的趨勢以便提前作用避免被控量嚴(yán)重沖過頭。
電機(jī)驅(qū)動器的保護(hù)措施
對于驅(qū)動器還要有保護(hù)措施，當(dāng)負(fù)載過大或不當(dāng)使用時會造成大電流而將功率晶體管燒毀。為了保護(hù)因電流超過規(guī)格而破壞驅(qū)動器，一般會以加大功率晶體管耐電流或加電流sensor做為保護(hù)。其次當(dāng)電機(jī)負(fù)載不小的時候，在停止轉(zhuǎn)動時由電機(jī)端回送至驅(qū)動器的能量及過電壓都將危及驅(qū)動器，這可配合過電壓保護(hù)電路加上回生能量消散電路來防治。其它尚有hall-sensor正常與否判定也會影響PWM控制的正確性，這可由控制部判斷并適時警告即可。
DC無刷電機(jī)系列控制疑難雜癥處理案例
· 欲以電流值的大小來判斷目前電機(jī)的負(fù)載狀況是否有過載的跡象，該如何測量?
將電源線的其中一條拔起后，將電表（請先調(diào)至安培檔）的一端接至驅(qū)動器的電源CONNECTOR其中一接腳，另一端則接至電源插座的另一接腳，如此即可測量出在現(xiàn)階段的負(fù)載下所必須耗費(fèi)的電流值，之后再依此電流值來對照電機(jī)的電流/扭力對照表，如此即可得知目前的負(fù)載狀況是正常或是 否有過載的情形發(fā)生。 (
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