無刷直流電動機以其優(yōu)異的調(diào)速性能及力矩和制動的可控性，在電動執(zhí)行器中得到了廣泛的應(yīng)用。為了防止工程應(yīng)用中執(zhí)行器常因電機堵轉(zhuǎn)而損壞控制器和電機，與普通執(zhí)行器只能在硬件上被動檢測力矩是否超限不同，文章采用霍爾電流傳感器實時檢測相電流，經(jīng)電流滯環(huán)控制，主動限制輸出力矩大小，實現(xiàn)在不同負載下的力矩保護。建立了無刷直流電動機控制模型，仿真驗證了方案的可行性，同時基于STM32設(shè)計了無刷直流電動機驅(qū)動控制器，通過實驗驗證了力矩保護控制性能。

　　引言

　　在工業(yè)閥門驅(qū)動控制中，傳統(tǒng)的電動執(zhí)行器采用交流電機來驅(qū)動，調(diào)速性能較差。隨著現(xiàn)代電子控制技術(shù)和電機控制理論的發(fā)展，無刷直流電動機(以下簡稱BLDCM)以其體積小、重量輕、效率高和控制精度高等優(yōu)點，在執(zhí)行器控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。電動執(zhí)行器應(yīng)用領(lǐng)域的環(huán)境往往比較惡劣，很容易產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)，由于電機堵轉(zhuǎn)電流很大，長時間的堵轉(zhuǎn)則會燒壞執(zhí)行器的控制器和電機，因此如何防止堵轉(zhuǎn)是智能電動執(zhí)行器控制的關(guān)鍵問題。

　　部分執(zhí)行器通過電流硬件保護電路檢測電機堵轉(zhuǎn)來保護控制器和電機，雖然能在一定程度上解決堵轉(zhuǎn)問題，但卻不能適應(yīng)不同的負載環(huán)境。為了解決這一問題，本文實際制作了采用霍爾電流傳感器實時檢測相電流的BLDCM驅(qū)動控制板，設(shè)計了電流滯環(huán)控制算法精確控制電流。BLDCM的相電流和輸出力矩成線性關(guān)系，設(shè)定電流限幅值即可設(shè)定輸出力矩幅值，從而實現(xiàn)執(zhí)行器的力矩保護功能。

　　針對不同的應(yīng)用環(huán)境，安裝時只需通過智能電動執(zhí)行器配套的手操器設(shè)定好力矩門限值。執(zhí)行器在運行時，實時檢測相電流，一旦超限則自動限制輸出力矩，若長時間超過用戶預(yù)設(shè)定門限值，控制器直接停止BLDCM，以保護閥門和執(zhí)行器的安全。

　　本文針對智能電動執(zhí)行器工程應(yīng)用中遇到閥門堵轉(zhuǎn)問題，采用雙閉環(huán)控制策略，通過Simulink仿真驗證了方案的可行性。提出了完整的硬件設(shè)計方案，并編程實現(xiàn)了BLDCM的電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)雙環(huán)控制策略，經(jīng)過實驗驗證了該方案的轉(zhuǎn)速和電流控制的優(yōu)良特性，主動限制輸出力矩大小，成功解決了堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致驅(qū)動控制器和電機損壞問題。