无刷直流电机远程调速控制方法探讨

李斌凤

（福建泉城特种装备科技有限公司，福建 南安 362302）

0 引 言

无线控制实际上是借助GPRS实现无线遥控调速，尽管在工业控制行业中存在某些优越性，但增添的无线通信模块却花费了较多资金，且面临严峻挑战。鉴于此，在全面了解具体状况的基础上研究了一种可控整流电路，通过输送各种速度控制信号波来科学把控无刷直流电机，旨在为类似工作提供有价值的参考。

1 国内外研究现状

以往的无刷直流电机控制通常借助霍尔磁敏式和光电式等传感器开展检测[1]。然而，位置传感器的存在在无形中提高了电机成本，且极易受到外界信号的影响，因此对电机运作的稳定性带来了不利影响。为了解决这些难题，相关研究人员提出了无刷直流电机的无位置传感器控制技术。但是，要实现无刷直流电机的顺利运作，还需要无刷直流电机控制系统的支持。无刷直流机和有刷直流电动机的对比情况，如表1所示。

表1 无刷直流电动机和有刷直流电动机的对比情况

2 控整流信号波

从客观的角度出发，无论是速度控制信号的速度等级，还是速度给定信号的速度等级，二者均呈现出对应的状态。速度等级1级到n级中，与速度等级1相匹配的无刷直流机状态是制动状态。为了更加清晰地进行阐述，这里设置n=16，换言之就是速度控制信号的速度等级共有16级。整流控制单元通常传输7级速度的控制信号。分析图1、图2和图3可知，T1区间属于引导波，T2区间属于数据波。在可控整流信号波中，数据码、速度码、开关码以及方向码均叫做二进制码。众所周知，1个工频周期会与1位数据码处于相匹配的状态，与交流波相匹配的数据码为0。

图1 简单可控整流信号波

图2 包含方向码的可控整流信号波

图3 包含开关码和方向码的可控整流信号波

2.1 简单可控整流信号波

T1区间的引导波主要由1个工频周期的整流波构成。T2区间的数据波通常由4个工频周期构成，具体为交流波、整流波、整流波以及交流波，与之匹配的4位数据码为0110。因此，简单可控整流信号波与之相匹配的数据码是10110。简单可控整流信号波的波形如图4所示。

图4 波形示例

同时，应从客观角度出发，在考虑无刷直流电机运行方向和各项基础因素条件下进行信号波控制工作，防止无刷直流电机在实际应用过程中因信号波整控力度薄弱而出现问题，继而强化信号波控制与无刷直流电机稳定运行之间的关联性，从而满足该装置稳定运行的要求[2]。

2.2 包含方向码的可控整流信号波

从客观角度出发，T1区间的引导波主要由1个工频周期的整流波和1个工频周期的交流波构成。对该数据波进行深入探究后得知，它通常由交流波、整流波、正流波、交流波以及交流波5个工频周期构成，与之匹配的5位数据码为01100。通常情况下，5位数据码的末位为方向码，且方向码和T3区间处于互相匹配的状态，是属于1个工频周期的交流波，方向码是0。因此，最终的数据码是1001100。分析可控整流信号波形后得知，整流信号波的5位数据码的第1位是方向码，同时该方向码为0，后4位数据码是1100，代表速度控制信号的速度等级是13。

2.3 包含开关码和方向码的可控整流信号波

可控整流信号能够增添与之相匹配的开关码，为电机定时制动提供便利。T1区间的引导波主要由1个工频周期的整流波和2个工频周期的交流波构成。T2区间的数据波通常由交流波、交流波、整流波、整流波、交流波以及交流波6个工频周期组成，与之匹配的6位数据码为001100。通过深度剖析6位数据码可知，它的首位通常为开关码，且开关码和T3区间处于相匹配的状态。开关码是1，末位为方向码，方向码是0，方向码和T4区间处于相匹配的状态。因此，与之相匹配的数据码是100001100。

这里只对3种可控整流信号波的代表形式进行了阐述，可见可控整流信号波存在各种各样的组合模式与次序，可以组成各种各样的信号波。

3 可控整流电路

结合相关实践调查可知，电机可以借助整流波传送相应的速度控制信号。它的交流波和有效值呈现出一致状态，同时不会对供电电源带来较大影响[3]。如图5所示，可控整流电路主要由整流桥UR1、双向晶闸管V1、双向晶闸管V2、双向晶闸管V3以及双向晶闸管V4几个部分构成。第一，2个交流输入端通常会与零线N和相线L处于互相衔接的状态。第二，整流输出正端和双向晶闸管V3的第二阳极处于互相连接的状态。第三，整流输出负端与双向晶闸管V4的第二阳极处于互相连接的状态。第四，双向晶闸管V1的第一阳极和双向晶闸管V3的第一阳极结合的铜焊丝与第一输出端子AC1和相线L处于互相连接的状态。第五，双向晶闸管V2的第一阳极与双向晶闸管V4的第一阳极和第二输出端子AC2呈现出连接的状态。第六，双向晶闸管V2的第二阳极与零线N处于互相连接的状态。第七，双向晶闸管V1的触发脉冲实际上是从控制极K11和第一阳极K12输入的。第八，双向晶闸管V2的触发脉冲主要是由控制极K21和第一阳极K22输入的。第九，双向晶闸管V3的触发脉冲通常是从控制极K31和第一阳极K32输入的。第十，双向晶闸管V4的触发脉冲一般是从控制极K41和第一阳极K42输入的。可控整流电路可以在各项基础因素支持下，有效解决相关装置在实际运行过程中出现的问题，发挥无刷直流电机远程调控和综合运行优势，进而提升相关装置的实际运行效果。

图5 可控整流模块电路图

4 调速系统组成

分析直流电机远程调速控制系统可知，该系统一般由速度调节单元和整流控制单元组成，结构如图6所示。从客观角度出发，外部相线L和零线N均会从整流控制单元中通过。可控整流电路主要是通过输出端子AC1和第二输出端子AC2两个端子输出可控整流信号波。相关人员可以借助调节单元得到相应的可控整流信号波，以实现无刷直流电机的科学调节[4]。

图6 系统结构框图

5 结 论

近几年，无刷直流电机在众多领域得到了普遍认可与推崇，具有不可比拟的优越性，能够实现对电机运作状况与相关参数的科学把控，充分展示出直流电机的优势。从国内外研究现状、可控整流信号波、可控整流电路以及调速系统组成等方面进行分析可知，该信号波是在传输功率的基础上，借助相关速度控制信号科学控制无刷直流电机的速度和方向，优势明显，且具有较强的可行性。