基于智能功率模塊的臺式離心機(jī)電控系統(tǒng)

引言
 

	離心機(jī)是利用離心力分離液體與固體顆?；蛞后w與液體
的混合物中各組成成分的機(jī)械。 按結(jié)構(gòu)和分離要求, 可把離心
機(jī)分為過濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)和分離機(jī) 3 類, 它大量應(yīng)用于
化工、食品、制藥、選礦、水處理、家電等*域。 離心機(jī)的動力通
常由電動機(jī)提供, 一般是交流電動機(jī)和直流電動機(jī)。 隨著電子
技術(shù)的發(fā)展, 由現(xiàn)代電子技術(shù)、控制理論和電機(jī)技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生
的無刷直流電動機(jī)近年來正在以每年大約 15%的比例增加, 它
具有不易產(chǎn)生電弧, 可靠性高, 壽命長, 響應(yīng)速度快, 起動轉(zhuǎn)矩
大等優(yōu)點, 該系統(tǒng)采用直流無刷電機(jī)[ 1] 。
	1  系統(tǒng)硬件設(shè)計		圖 1  離心機(jī)電制系統(tǒng)原理圖
	系統(tǒng)工作原理如圖 1所示, 主要由帶霍爾傳感器的三相無		另外該系統(tǒng)可通過串口 RS-232與上位機(jī)連接實現(xiàn)相應(yīng)
刷直流電機(jī) (BLDC)、電機(jī)控制芯片 LM621、智能功率模塊			的數(shù)據(jù)輸出和各參數(shù)曲線的繪制。
	(IPM)6MBP15RH060、單片機(jī) 89E58 及其他外圍元件組成, 可		1.2  直流電機(jī)的驅(qū)動
實現(xiàn)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度、運行時間控制, 故障檢測和與上位機(jī)			智能功率模塊(IPM)相比于 IGBT與驅(qū)動電路的組合有許
數(shù)據(jù)通訊等功能。			多優(yōu)點[ 4] , 它將驅(qū)動電路內(nèi)置, 能在**佳設(shè)置條件下驅(qū)動 IG-
	1.1  電機(jī)控制與測速		BT, 驅(qū)動電路與 IGBT的連線短, 驅(qū)動電路阻抗低, 無須反向偏
	系統(tǒng)采用 LM621三相或四相無刷直流電機(jī)的專用集成芯		置電源[ 5] 。 電機(jī)功率為(300 V, 2.5 A), 考慮到裕量, 反向壓降
片, 帶有過流保護(hù)和欠壓保護(hù)的功能, 外部與 PWM信號相連,			取 600 V, 導(dǎo)通電流取 15 A, IPM采用 6MBP15RH060。 該芯片
實現(xiàn)調(diào)速功能。 電機(jī)自帶的 3 個霍爾傳感器以 120°的角度分			內(nèi)置的保護(hù)電路能提供過流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過熱保
布, 分別對應(yīng) 3個輸出 H1, H2, H3 。 可直接連 LM621的 5, 6, 7			護(hù)、以及外部輸出警報等功能。
引腳, 信號 H1 接單片機(jī)引腳可獲得脈沖信號, 通過計算單位時			智能功率模塊 6MBP15RH060的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖 2 所
			示, 其內(nèi)部集成了 6個帶續(xù)流二極管的 IGBT。 ALM管腳的作
間內(nèi)脈沖的個數(shù)得到電機(jī)速度[ 2] 。 電機(jī)速度控制采用脈寬調(diào)
制(PWM)方法, 由單片機(jī)的 P3.4口引腳輸出脈沖信號, 通過			用是警報輸出, 當(dāng)保護(hù)功能動作時, 警報輸出端子相對各基準(zhǔn)
			電位 GND導(dǎo)通, 警報信號輸出持續(xù) 2 ms.當(dāng)警報原因消除, 經(jīng)
調(diào)節(jié)占空比來改變輸給電機(jī)的有效電壓實現(xiàn)電機(jī)速度控制[ 3] 。
	單片機(jī)通過控制與壓縮機(jī)相連的三通電磁閥完成離心室		過 2 ms以上的時間, 并且無輸入信號, 則警報解除。
			芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2所示, 從 LM621發(fā)出的脈沖通過光耦
的溫度調(diào)節(jié)。
			隔離進(jìn)入 6MBP15RH060, 這樣可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力, 而且
			不會將直流母線上的電壓引入控制部分。