无刷直流电机控制技术在淡水养殖割草船中的应用

发布时间：2021-04-18 14:21

　　在农业淡水养殖中,适量的水草有利于鱼类的呼吸作用,并能够净化水质,但过量的水草会影响鱼类的成活和生长。机械割草是目前应用最广泛的除草方式,割草船推进系统是机械割草重要的一个环节,无刷直流电机是一种典型的机电一体化设备。利用嵌入式技术、电力电子技术、模拟电子技术、数字电子技术,设计了基于无刷直流电机的割草船控制系统,通过硬件设计和软件设计,实现了航向控制、航速控制、割草控制。通过样机测试,控制系统具有较高的实用性、稳定性,对比传统的有刷直流电机,采用无刷直流电机的机械割草船拥有更长的使用寿命。 

【文章来源】：湖北农业科学. 2020,59(12)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

割草船结构

淡水养殖割草船控制系统由单片机微控制单元、航向控制单元、航速控制单元、割草控制单元、前级驱动单元、电子换向器单元、霍尔信号检测单元、过流检测单元、欠压检测单元、无刷直流电机、割草机构、电量报警单元组成（图2）。3.2 霍尔信号检测单元

电子换向单元是无刷直流电机控制系统的核心单元，控制系统根据霍尔信号检测单元得到的电机转子所在位置，然后依照定子绕线决定电子换向器中功率晶体管的开启顺序，使电流依序流经电机线圈，产生顺向或逆向的旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，使电机转动[10,11]。当电机转子转动到霍尔信号检测单元得到另一组位置信号时，控制系统再开启下一组功率晶体管，循环电机按同一方向继续转动。若关闭功率晶体管，则电机停止转动；若按照相反顺序开启功率晶体管，则电机反方向转动。电子换向器是由12个N沟道场效应功率晶体管CS48N88组成的全桥型控制电路，电路分为A、B、C三相，每相由上臂和下臂功率晶体管组成（图4）。Q1、Q2为A相上臂功率晶体管，Q7、Q8为A相下臂功率晶体管，Q5、Q6为B相上臂功率晶体管，Q11、Q12为B相下臂功率晶体管，Q9、Q10为C相上臂功率晶体管，Q3、Q4为C相下臂功率晶体管，同相同臂的两只功率晶体管同时开启，以增大额定电流。同一组上臂功率晶体管和下臂功率晶体管不能同时开启，否则会造成电源短路，电路损坏。系统根据霍尔信号检测电路输出的电平，得到电机内转子的位置，再根据电机需要的转动方向，控制功率晶体管的状态，从而使电机带动叶轮转动，推进割草船行驶，并通过调整PWM占空比实现转速的调节[12]。功率晶体管开启的顺序如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[5]试析水草密度对河蟹池塘水质和养殖效益的影响[J]. 刘保.  农家参谋. 2019(08)
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硕士论文
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[2]电动汽车用永磁无刷直流电机换相转矩脉动控制研究[D]. 卜德明.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于直流无刷电机控制的工业缝纫机系统的研制[D]. 边淳.华南理工大学 2012



本文编号：3145624