Ανάπτυξη Υλικού Και Λογισμικού Για Sensorless Έλεγχο Brushless Dc Κινητήρα Με Xρήση Dsp Processor

Abstract

Η χρήση των κινητήρων brushless DC (BLDC) έχει επεκταθεί τα τελευταία χρόνια τόσο στις βιομηχανικές εφαρμογές όσο και στην αγορά των οικιακών συσκευών, των κλιματιστι-κών και της αυτοκινητοβιομηχανίας λόγω της υψηλής απόδοσης, της αθόρυβης λειτουργίας και της χαμηλής απαίτησης για συντήρηση. Παραδοσιακά στους κινητήρες BLDC πραγματοποιούνταν μεταγωγή έξι βημάτων με ηλεκτρονικό μεταγωγέα που ελεγχόταν από αισθητήρες θέσης. Για την μείωση του κόστους και της πολυπλοκότητας του συστήματος οδήγησης προτιμάται πλέον η οδήγηση χωρίς αισθητήρα. Αυτό το σχήμα ελέγχου βασίζεται στα σημεία διέλευσης του μηδενός (ZCPs) της back EMF για να υπολογίσει τη θέση του ρότορα. Η συμβατική μέθοδος όμως μέτρησης της back EMF που βασίζεται στην τάση ουδετέρου του κινητήρα έχει αρκετά μειονεκτήματα που μειώνουν το φάσμα των εφαρμογών.Η παρούσα διπλωματική εργασία αναλύει την χρήση της back EMF για τον έλεγχο χωρίς αισθητήρα (sensorless) ενός κινητήρα brushless DC με την χρήση DSP μικροελεγκτή. Χρησιμοποιείται ωστόσο η τεχνική direct back EMF detection η οποία δεν χρειάζεται την τάση του ουδετέρου για την μέτρηση της back EMF. Αυτή η τεχνική πλεονεκτεί έναντι των συμβατικών μεθόδων που βασίζονται στην πληροφορία της τάσης του ουδετέρου προσφέ-ροντας μεγαλύτερο εύρος ταχυτήτων με χαμηλότερο κόστος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγική ανασκόπηση των ειδών των ηλεκτρικών κινη-τήρων και ειδικά αναφορά στα χαρακτηριστικά των κινητήρων brushless DC. Στα επόμενα κεφάλαια γίνεται ανάλυση των ηλεκτρονικών μετατροπέων, των μεθόδων προσδιορισμού θέσης του κινητήρα, των μεθόδων ελέγχου και της ανάπτυξης του υλικού οδήγησης του κινητήρα. Οι απαιτήσεις όσον αφορά τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του ελεγκτή (τάση, ρεύμα, συχνότητα) επηρεάζουν την επιλογή των εξαρτημάτων του υλικού οδήγησης όπως είναι τα διακοπτικά στοιχεία ισχύος και οι πυκνωτές.Το σύστημα οδήγησης υλοποιήθηκε με την χρήση ενός ψηφιακού επεξεργαστή σήματος (dsPIC30F), ο οποίος προγραμματίστηκε με τον αλγόριθμο ελέγχου χωρίς αισθητήρα του κινητήρα BLDC. Η ανάπτυξη του προγράμματος που υλοποιεί τον αλγόριθμο έγινε σε γλώσσα C ώστε να είναι εύκολα κατανοητός ο κώδικας και επιπλέον να είναι εύκολες περαιτέρω τροποποιήσεις στην δομή του ελέγχου. Η υψηλή απόδοση του ψηφιακού επεξερ-γαστή σήματος προσέφερε ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων του βρόγχου ελέγχου.