消防泵，無刷電機(jī)方波控制，螺桿泵的主要結(jié)構(gòu)及工作原理要知道

2020/12/21

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 工作原理 

一、方波控制理論基礎(chǔ)

方波控制也叫六步控制，在一個(gè)電周期中，電機(jī)只有六種轉(zhuǎn)態(tài)，或者說定子電流有六種狀態(tài)(三相橋臂有六種開關(guān)狀態(tài))。每一種電流狀態(tài)都可看作合成一個(gè)方向的矢量力矩，六個(gè)矢量有規(guī)律地、一步接一步地轉(zhuǎn)換，矢量旋轉(zhuǎn)方向決定了電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(順時(shí)針或是逆時(shí)針)，電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)跟著同步旋轉(zhuǎn)。在方波控制里，主要是對(duì)兩個(gè)量進(jìn)行控制，一個(gè)是電機(jī)轉(zhuǎn)子位置對(duì)應(yīng)的開管狀態(tài)，有Hall時(shí)，通過Hall信息獲取轉(zhuǎn)子位置，無傳感器時(shí)，通過反電動(dòng)勢(shì)信息獲取轉(zhuǎn)子位置，從而決定開管狀態(tài);第二個(gè)是PWM占空比的控制，通過控制占空比的大小來控制電流大小，從而控制轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。

無刷電機(jī)方波控制原理

二、方波算法實(shí)現(xiàn)步驟

Hall 方波控制：

1、讀取母線電流采樣的AD 值，計(jì)算母線電流

2、電流環(huán)計(jì)算應(yīng)該給的PWM 占空比，控制電流為給定電流大小

3、 讀取hall 狀態(tài)，根據(jù)Hall 狀態(tài)與三相橋臂開管狀態(tài)關(guān)系數(shù)組，得到相應(yīng)的開管狀態(tài)，每次hall 狀態(tài)的跳變沿及為三相橋臂狀態(tài)切換的時(shí)間點(diǎn)(也稱為換相點(diǎn))。

4、 Hall 相鄰狀態(tài)間的扇區(qū)為一個(gè)電周期的六分之一，即為60°，用定時(shí)器可記錄60°扇區(qū)所用的時(shí)間，從而計(jì)算電流頻率，從而得到電機(jī)轉(zhuǎn)速。

5. 以電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，速度環(huán)作為外環(huán)，電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，如Hall 方波控制框圖。對(duì)于Hall 方波控制來說，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，就已經(jīng)知道電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，直接用hall 狀態(tài)對(duì)的矢量力矩去拉電機(jī)，就可啟動(dòng)電機(jī)，并可直接進(jìn)閉環(huán)控制。

三、BEMF 方波控制：

1、讀取母線電流采樣的AD 值，計(jì)算母線電流。

2、電流環(huán)計(jì)算應(yīng)該給的PWM 占空比，控制電流為給定電流大小

3、 保持一種開管狀態(tài)(即保持一個(gè)方向矢量定位)，定位完成，然后按一定頻率改變開管狀態(tài)，并按規(guī)律提升改變頻率。到達(dá)切換電頻率，然后切換到反電動(dòng)勢(shì)模式。

4.、用一個(gè)較高頻率定時(shí)器中斷讀取相比較器輸出狀態(tài)，若相比較器輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，則說明該相反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生過零，此時(shí)，讀定時(shí)器D 時(shí)基計(jì)數(shù)值，保存，然后清定時(shí)器D，并配置定時(shí)器D 的比較寄存器0 的比較值，開定時(shí)器D 開始計(jì)時(shí)，直到產(chǎn)生PWMD0 中斷，在中斷中改變開關(guān)管狀態(tài)，也就是找到過零點(diǎn)延遲30°電角度再換相。

5、 以電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，速度環(huán)作為外環(huán)，電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，對(duì)于BEMF 方波控制來說，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，是不知道電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，所以需要用外同步方式啟動(dòng)電機(jī)，讓定子電流按給定大小和頻率拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子跑，然后電機(jī)達(dá)到切換電頻率，就可切換到反電動(dòng)勢(shì)模式跑電機(jī)，并運(yùn)行速度和電流閉環(huán)控制。

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螺桿泵主要是由固定在泵體中的襯套(泵缸)以及安插在泵缸中的主動(dòng)螺桿和與其嚙合的兩根從動(dòng)螺桿所組成。三根互相嚙合的螺桿，在泵缸內(nèi)按每個(gè)導(dǎo)程形成為一個(gè)密封腔，造成吸排口之間的密封。

泵工作時(shí)，由于兩從動(dòng)螺桿與主動(dòng)螺桿左右對(duì)稱嚙合，故作用在主動(dòng)螺桿上的徑向力完全平衡，主動(dòng)螺桿不承受彎曲負(fù)荷。從動(dòng)螺桿所受徑向力沿其整個(gè)長(zhǎng)度都由泵缸襯套來支承，因此，不需要在外端另設(shè)軸承，基本上也不承受彎曲負(fù)荷。在運(yùn)行中，螺桿外圓表面和泵缸內(nèi)壁之間形成的一層油膜，可防止金屬之間的直接接觸，使螺桿齒面的磨損大大減少。

螺桿泵的主要結(jié)構(gòu)及工作原理

螺桿泵工作時(shí)，兩端分別作用著液體的吸排壓力，因此對(duì)螺桿要產(chǎn)生軸向推力。對(duì)于壓差小于10千克力/cm2的小型泵，可以采用止推軸承。此外，還通過主動(dòng)螺桿的中央油孔將高壓油引入各螺桿軸套的底部，從而在螺桿下端產(chǎn)生一個(gè)與軸向推力方向相反的平衡推力。

螺桿泵和其它容積泵一樣，當(dāng)泵的排出口完全封閉時(shí)，泵內(nèi)的壓力就會(huì)上升到使泵損壞或使電動(dòng)機(jī)過載的危險(xiǎn)程度。所以，在泵的吸排口處，就必須設(shè)置安全閥。

螺桿泵的軸封，通常采用機(jī)械軸封，并可根據(jù)工作壓力的高低采取不同的形式。