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近年来,无刷电机在医疗,工业操控,消费电子和轿车电子等高精度操控职业广泛使用,无刷电机功用的好坏很大程度上取决于电机驱动器,研发阶段,工程师怎么凭仗示波器快速、快捷、实在的对驱动器信号进行剖析?本文首要介绍ZDS4054Plus数椐挖掘型示波器对电机驱动器的典型测验及事例剖析。

一、直流无刷电机介绍

随着电力电子的开展和新式永磁材料的呈现,无刷直流电机得到了迅速开展,无刷直流电机经过电子器件完成了电机的换相,取代了传统的机械电刷和换相器。其由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有方位传感器。

驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功用是:承受电动机的发动、中止、制动信号,以操控电动机的发动、中止和制动;承受方位传感器信号和正反转信号,用来操控逆变桥各功率管的通断,发作连续转矩;承受速度指令和速度反应信号,用来操控和调整转速;供给维护和显示等。无刷电机凭仗噪声低、寿命长、转速高、体积小、动态功用好、输出力矩大、设计简洁等特色,在医疗、工业操控、消费电子、电动工具、电动车等范畴广泛使用。

二、无刷电机的作业原理

MCU经过装备寄存器输出六路PWM仅仅操控信号,其最高电压也只要5V,不能直接驱动电机,而是经过操控功率管的开关来使电机运转,驱动电路一般是由多个MOSFET组成的驱动桥和电机驱动桥功率管构成。无刷电机的换向是换相是依托转子方位的检测进行的,其间有感驱动方法是使用霍尔传感器检测转子方位的,无感驱动方法是经过检测和核算无刷电机滚动进程中的电流、电压等参数改变,估测转子方位,进而进行换相的。

1、换向原理

 

无刷电机内部装置有霍尔传感器,其可以依据转子不同方位时的不同磁场方向散布状况,而给出1或0的输出信号,三个传感器均匀装置,在360度的电视点上发作6次翻转电平,每次相差60度电视点,依据三个传感器的信号编码测出转子的方位,这就是常用的有感驱动方法。别的,无感驱动方法是经过检测和核算无刷电机滚动进程中的电流、电压等参数改变,估测转子方位,进而进行换相的。

2、驱动电路作业原理

Q1到Q6为功率场效应管,当需求AB相导通时,只需求打开Q1,Q4管,而使其他管坚持截止。此刻,电流的流经途径为:正极→Q1→线圈A→绕组B→Q4→负极。MCU给Q1的栅极是PWM信号,而给Q4的栅极是常开信号,这样你就可以经过操控Q1输入端的PWM信号占空比来操控驱动电机的有用电压。其他五步换导游通也是这样。
     针对上述无刷电机驱动器的PWM信号剖析,ZDS4054Plus示波器又有哪些新的测验体会呢?

1、512Mpts大数椐存储

针对事例中无刷电机的驱动电压,工程师在调查PWM信号时,若信号中呈现反常,则难以经过触发方法触发,需求在大时基下,经过缩放形式剖析包络内的信号,(在缩放窗口调查波形细节),PWM信号频率几十K以上,需求确保较高的采样率,一起PWM信号还随同有电流、编码器等载波信号,需求多个通道别离调查,从波形时刻、采样率、多通道三方面看,都需求大存储。图1为无刷电机PWM驱动信号,在存储深度设为350M时,捕获7S的波形,采样率仍然高达50M Sa/s,确保了波形不失真。由公式:存储深度=波形时刻*采样率可知,ZDS4000系列示波器标配512Mpts存储深度,确保在捕获长时刻波形一起坚持高采样率。

 

2、双ZOOM形式+智能标示

在捕获较长时刻的波形后,怎么对PWM驱动信号或反常信号进行剖析呢?别的,在工业伺服使用方面,在不同的工况下,在切换不同负载的时分,对应不一起间的驱动器波形改变或出反常信号,整个负载切换到安稳的进程时刻较长,也需求在大存储深度下,观看波形细节,针对上述状况,ZDS4000系列示波器在确保大存储深度的状况下,支持双ZOOM缩放形式,可以为两个缩放窗口别离设置系数,合作智能标示功用,对恣意处感兴趣的信号进行标示。

对PWM驱动信号,主时基内的波形在两个ZOOM窗口别离扩大,ZOOM1为PWM周期信号,ZOOM2为PWM某一尖峰的振动波形,在大存储深度的确保下,采样率50M Sa/s,确保了波形细节的实在性。一起,合作智能标示功用,如在主时基上做一标示,在ZOOM1、ZOOM2上可以快速找到标示点,可看到ZOOM1中标示点——PWM的第3个尖峰,在ZOOM2中可查看到尖峰的振动状况及幅值。

 

四、总结

ZDS4000系列数椐挖掘型示波器,凭仗512M深存储、双ZOOM形式、模板触发、FIR硬件滤波和智能标定等功用,可以快速、实在定位剖析无刷电机驱动器的反常波形,为无刷电机职业的波形调试供给完美解决方案!


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