【正文】 2路PWM方式模擬量輸出電路。電路包含15路外部模擬量輸入通道，其中，VD為過(guò)電壓保護(hù)穩(wěn)壓管，兩個(gè)20K的電阻起到分壓的作用使其進(jìn)入OP07的電壓為輸入電壓的一半。通過(guò)DSP仿真器可以對(duì)DSP芯片片內(nèi)和片外資源進(jìn)行全透明的訪問(wèn)、控制和觀察處理器的運(yùn)行，同時(shí)可以通過(guò)它向DSP加載程序。在上位機(jī)端再將RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)通信。用來(lái)存儲(chǔ)車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，以供上位機(jī)讀取。通常在上電之后，系統(tǒng)的振蕩器處于不穩(wěn)定的起振工作階段，芯片也就處于未知狀態(tài)，因此，在每次上電之后都應(yīng)使芯片處于復(fù)位狀態(tài)，即使XRS引腳電平為低。 本課題采用的外部振蕩器方式來(lái)產(chǎn)生CLKIN信號(hào)，采用封裝好的晶體振蕩器，將外部時(shí)鐘源直接輸入XLAT1/CLKIN引腳，而將XLAT2引腳懸空，2腳接地，就可以在3腳上獲得時(shí)鐘信號(hào)。 主控器DSP的最小系統(tǒng)組成1．時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)TMS320F2812芯片內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器和時(shí)序控制邏輯，他們用來(lái)產(chǎn)生CPU的操作時(shí)序。然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換輸入到DSP中進(jìn)行處理。第五章 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制電路的工作原理控制電路圖見(jiàn)論文最后附錄A所示的原理圖。當(dāng)選擇制動(dòng)電阻時(shí)，阻值在和之間進(jìn)行選取，即: 。m),即一減速前的轉(zhuǎn)速(r/min)一減速后的轉(zhuǎn)速(r/min)一減速時(shí)間 在進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)時(shí)，電機(jī)內(nèi)部存在一定的損耗，約為額定轉(zhuǎn)矩的18 %～22%，則不需要外接制動(dòng)裝置。若電阻上的瞬間電流不超過(guò)變頻器的額定電流，那么對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，肯定是安全的。因此，制動(dòng)電阻是制動(dòng)單元的重要參數(shù)。當(dāng)再生發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，回饋到直流回路的電能積累在電容器內(nèi)，導(dǎo)致電容器端直流電壓上升，再生發(fā)電功率越大，電壓上升速度越快，即上升斜率越大。 示。由于通用變頻器前級(jí)多采用不可控二極管整流，逆向功率流流向電網(wǎng)的通道被阻斷，少量的再生能量在電動(dòng)機(jī)和變頻器中消耗掉，大多數(shù)能量會(huì)儲(chǔ)存到電力電容器中，導(dǎo)致直流環(huán)節(jié)泵升電壓UDC持續(xù)升高，若不采取措施，勢(shì)必會(huì)造成變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作或者主電路器件因過(guò)壓擊穿或燒毀，因此大量的再生能量就必須另尋出路。 制動(dòng)電路設(shè)計(jì)隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，交流變頻調(diào)速技術(shù)日益顯現(xiàn)出優(yōu)異的控制和調(diào)速性能，加上其高效率、易維護(hù)的特點(diǎn)，使其在機(jī)械設(shè)備的調(diào)速領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛。③由于采用雙極性的驅(qū)動(dòng)電壓（15V），使得任何廠家的各種級(jí)別的IGBT模塊都可安全運(yùn)行。該芯片中實(shí)際含有下圖所示的兩個(gè)完全一樣的結(jié)構(gòu)。正向平均電流200A 三相交流電通過(guò)整流器后輸出的電壓為:220v = ，以此作為電壓源逆變器的母線電壓輸入[16]。TYP系列永磁同步變頻電動(dòng)機(jī)與普通異步變頻電動(dòng)機(jī)不同 即一旦頻率固定，轉(zhuǎn)速即隨頻率而恒定不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源的輸出頻率保持嚴(yán)格的同步關(guān)系，在額定輸出范圍內(nèi)，負(fù)載的變化不會(huì)影響轉(zhuǎn)速的恒定性能，變頻器可精確指示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也不需要光電編碼器進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，如果附加位置傳感器可對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)向位置進(jìn)行嚴(yán)格的定位控制。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，過(guò)載能力受換向所允許的最大電流值的限制。校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載可按下列條件： ()式中—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù)； —電動(dòng)機(jī)在工作中承受的最大轉(zhuǎn)矩。（6）電動(dòng)機(jī)，對(duì)于電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇，首先的是在各種工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇，同時(shí)還要確定電動(dòng)機(jī)種類(lèi)、型式、額定電壓與額定轉(zhuǎn)速。（4）電壓傳感器，其中TV1和TV2為電壓傳感器，系統(tǒng)中采用保定市霍爾電子有限公司的HEC200A1產(chǎn)品，該器件的性能特性為：額定輸出電流 200A，輸出電壓：4V、5V，絕緣電壓：3KV AC 50Hz使用溫度：10℃～+80℃，貯存溫度：25℃～+85℃?！?40A。通過(guò)以上器件選取的基本原則，系統(tǒng)中采用美譽(yù)公司的CJX2系列交流接觸器，該器件適用于交流50Hz或60Hz，電壓至690V、電流至195A的電路中，供遠(yuǎn)距離接通與分?jǐn)嚯娐芳邦l繁起動(dòng)、控制交流電動(dòng)機(jī)，接觸器還可加裝積木式輔助觸頭組、空氣延時(shí)頭、機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)等附件，組成延時(shí)接觸器、可逆接觸器、星三角起動(dòng)器，并且可以和熱繼電器直接插接安裝組成電起動(dòng)器。所以通過(guò)上面的公式計(jì)算，得≥160A, 為560V～750V，通過(guò)比較選用南京法思特科技有限公司的CR6L200型號(hào)快速熔斷器，其中該快速熔斷器的額定電壓為600V，額定電流為200A，并且性能良好，壽命久等特點(diǎn)。 主電路的器件選型及參數(shù)計(jì)算（1）斷路器，其中QF為快速斷路器，由于電路剛開(kāi)始接入的是市電220V/50Hz，而對(duì)于選擇快速熔斷器熔體的額定電流時(shí)快速熔斷器熔體的額定電流是以有效值表示的，而硅整流元件的額定電流卻是用平均值來(lái)表示的。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。 PAX,如PV1，表示模擬電流表裝置。通過(guò)對(duì)可控硅的觸發(fā)角的大小進(jìn)行控制來(lái)達(dá)到控制主回路電流的目的。電源模塊主要是對(duì)DSP和開(kāi)關(guān)量進(jìn)行供電，并且在開(kāi)關(guān)量的供電模塊設(shè)置了一個(gè)CMOS開(kāi)關(guān)，以防開(kāi)機(jī)時(shí)的不確定狀態(tài)。控制器還帶掉電保持的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘電路和64Kx8位帶掉電保持存取器FM25L256，可實(shí)時(shí)采集和保存機(jī)車(chē)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)。控制器的輸入部分有3路脈沖輸入模塊，34路開(kāi)關(guān)量經(jīng)輸入光電隔離及電平轉(zhuǎn)換后送入DSP處理，14路模擬量經(jīng)通道切換、放大、濾波和快速A/D轉(zhuǎn)換后輸入。其中會(huì)有逆變后交流部分電壓和電流的檢測(cè)，且包括功率器件的過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱保護(hù)。光電編碼器輸出的脈沖頻率是與電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度成線性關(guān)系的，脈沖信號(hào)經(jīng)測(cè)速電路處理后，輸入DSP的CAP/QEP引腳，再經(jīng)合適的算法處理后可得到轉(zhuǎn)子的速度。PWM脈沖驅(qū)動(dòng)及系統(tǒng)保護(hù)電路，其首要功能是將PWM脈沖進(jìn)行處理使其變成能夠驅(qū)動(dòng)功率器件的信號(hào)，其次是對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)功能，對(duì)于本系統(tǒng)而言涉及的保護(hù)功能有過(guò)壓、欠壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，以及對(duì)功率器件的保護(hù)。因此，結(jié)合課題研究的具體任務(wù)，可確定使用向量控制技術(shù)可作為電動(dòng)輪自卸車(chē)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方式最為適宜。當(dāng)定子磁鏈發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鏈向量的變化總是要滯后定子磁鏈向量的變化。③直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制(簡(jiǎn)稱(chēng)DTC)，是繼向量控制技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一種高性能的新型交流調(diào)速控制方案[11]。上世紀(jì)70年代西門(mén)子工程師首先提出異步電機(jī)向量控制理論，以此來(lái)解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題。由于缺乏對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制，使得系統(tǒng)帶載能力差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。其中，所有的控制信號(hào)(包括柴油機(jī)的運(yùn)行控制和電機(jī)運(yùn)行的變頻控制)都是由圖2. 1中的傳動(dòng)裝置控制機(jī)構(gòu)所發(fā)出的[7,8]。 電動(dòng)輪自卸車(chē)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制策略比較分析(1)自卸車(chē)交流傳動(dòng)的要求本文研究的電動(dòng)輪自卸車(chē)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是以交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象的，雖然交流感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)容易，廣泛適用于環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。②機(jī)車(chē)啟動(dòng)電流小，可減少電源設(shè)備容量。近20年來(lái)，交流變頻調(diào)速技術(shù)得到了迅速的普及和推廣，并在電力拖動(dòng)中逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。直流電機(jī)的體積和重量與價(jià)格比同等容量的交流電機(jī)大，成本費(fèi)大增。車(chē)輛在減速制動(dòng)工況下，控制其作直流發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，并保證車(chē)輛有足夠的制動(dòng)力。另一種是交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)硅整流后帶動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)為交一直方式，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大型電動(dòng)輪自卸車(chē)基本上都采用這種方式。（9）豐富的外部接口；方便的時(shí)鐘和系統(tǒng)控制；豐富的中斷資源（外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊可以支持45個(gè)外部中斷）；可擴(kuò)展串行口外設(shè)：16路12位精度的A/D轉(zhuǎn)換通道；共有56個(gè)通用外部I/O引腳。F2812采用32bit操作，大大提高了處理能力，主要特點(diǎn)如下[6]：（1） 150MHz的主頻。DSP器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時(shí)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。 TMS320F2812 DSP簡(jiǎn)介與單片機(jī)相比，DSP器件具有較高的集成度。而相對(duì)而言，數(shù)字信號(hào)處理器不僅軟硬件資源能滿(mǎn)足要求，而且價(jià)格和體積適中，是最佳選擇。結(jié)合一下幾個(gè)方面的原因選取了DSP的TMS320F2812型芯片作為主控制器。然后要求電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)盡可能達(dá)到最小，另外，由于電壓源逆變器在母線電壓波動(dòng)范圍大的情況下工作，為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，還必須考慮母線電壓的利用率問(wèn)題，使其盡可能高。另外，交流變頻調(diào)速技術(shù)在近年來(lái)的普遍應(yīng)用和飛速發(fā)展，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能己被提升到另一高度。第五章是控制電路設(shè)計(jì)，包括控制原理圖以及原理論述、器件選型、器件功能說(shuō)明和控制電路電源設(shè)計(jì)以及主控板的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。第一章為緒論，主要介紹了電動(dòng)輪自卸車(chē)發(fā)展歷程和趨勢(shì)以及現(xiàn)如今交流驅(qū)動(dòng)型大型電動(dòng)輪自卸車(chē)的結(jié)構(gòu)組成及功能。這種輪胎具有氣密性好、散熱快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。礦用自卸車(chē)驅(qū)動(dòng)橋減速機(jī)構(gòu)通常分為兩級(jí)。死循環(huán)調(diào)節(jié)可大大提高恒功調(diào)制的精度。（5）電傳動(dòng)系統(tǒng)電傳動(dòng)系統(tǒng)是由主發(fā)動(dòng)機(jī)、交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電氣控制三大部分組成。制動(dòng)電阻柵的冷卻方法有兩種：一種是自然通風(fēng)冷卻；另一種是強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。舉升時(shí)轉(zhuǎn)向油泵所產(chǎn)生的液壓油也輸入舉升缸內(nèi)，以縮短車(chē)斗舉升時(shí)間。這兩種系列的電機(jī)能全面保證交流電機(jī)+變頻器的最佳運(yùn)行特性，并且該系列變頻電機(jī)具有調(diào)速范圍廣、噪音低、振動(dòng)小、效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，能夠保證電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間低速或高速運(yùn)行。為了增加柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，許多制造廠都采用了廢氣渦輪增壓和中冷等技術(shù)，各公司柴油機(jī)的大修保證期一般都在10000h以上。由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，將交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流和濾波后，用逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成可調(diào)交流電，供給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。②計(jì)算機(jī)控制和大量新的電控元器件的使用。微機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用己不局限于電傳動(dòng)系統(tǒng)的控制而延伸到柴油機(jī)的噴油控制等其它部分，如康明斯和底特律的柴油機(jī)都配有電子噴油裝置，從而保證了準(zhǔn)確的噴油，增加了可靠性，改善了與傳動(dòng)系統(tǒng)的功率匹配、提高了燃油經(jīng)濟(jì)性、降低了煙度值等，并增加了保護(hù)和故障顯示等功能。目前，分布在我國(guó)冶金、煤炭行業(yè)與大型水利建設(shè)工程。日立公司，尤尼特卡特彼勒公司進(jìn)入運(yùn)輸汽車(chē)市場(chǎng)較晚，但由于其采取了積極的開(kāi)發(fā)新 產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)策略，卻占據(jù)了運(yùn)輸汽車(chē)市場(chǎng)的主要份額。到目前為止，全球電動(dòng)輪自卸車(chē)的總量已超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)[1]。 1998年訂貨量減少到了600輛左右。由于電動(dòng)輪為一整體，既可在車(chē)上維修也可整體拆換，使用維修均很方便，從而大大推動(dòng)了大型電動(dòng)輪自卸車(chē)的發(fā)展。 湖南科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論 電動(dòng)輪自卸車(chē)發(fā)展歷程1959年，美國(guó)尤尼特電動(dòng)輪自卸車(chē)的開(kāi)發(fā)應(yīng)歸功于美國(guó)GE公司在1968年推出了電動(dòng)輪這一結(jié)構(gòu)，也就是將電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)器融為一體。從那以后，由于受全球銅礦和金礦命運(yùn)的影響，需求量有所下降。在良好的維修保養(yǎng)，定期大修和經(jīng)常更換主要零部 件的情況下，這些運(yùn)輸汽車(chē)的正常工作壽命大約為6萬(wàn)多小時(shí)。 以往電動(dòng)輪自卸車(chē)的市場(chǎng)僅被5家生產(chǎn)制造商瓜分。其他運(yùn)輸汽車(chē)生產(chǎn)廠家，包括尤克利德 電動(dòng)輪自卸車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)重型電動(dòng)輪自卸車(chē)以其效率高、運(yùn)量大、經(jīng)濟(jì)性好而成為年開(kāi)采量千萬(wàn)噸級(jí)以上露天礦山、大型水利建設(shè)工程的理想運(yùn)輸工具。隨著大型車(chē)用柴油機(jī)的問(wèn)世，大型傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展和大型車(chē)用輪胎的制造，自卸車(chē)由過(guò)去的100T增大到現(xiàn)在的300T，加上大型挖掘機(jī)的配套，使礦山的開(kāi)采效率大大提高，人員逐漸減少。綜合國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期以來(lái)的生產(chǎn)狀況和用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的需求狀況，可以總結(jié)出重型礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面[3]:①大型化。 大型電動(dòng)輪自卸車(chē)的各部分結(jié)構(gòu)功能大型礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)的傳動(dòng)方式現(xiàn)在一般都是采用交—交傳動(dòng)，即交流驅(qū)動(dòng)型。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)絕大多數(shù)礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)采用Cummins 公司的K系列柴油機(jī)或DDC 公司的149系列柴油機(jī)，也有少數(shù)采用NTU 公司396系列柴油機(jī)和Caterpillar 公司的D35系列柴油機(jī)。（2）電動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)大多的礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)的交流電動(dòng)機(jī)采用大連電機(jī)廠的YVP系列交流變頻電機(jī)或湘潭電機(jī)廠的YQ系列交流變頻電機(jī)。液壓油泵一般采用雙聯(lián)葉片泵，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向，舉升系統(tǒng)采用倒置式雙缸三級(jí)雙向左右油缸，外置于車(chē)架兩側(cè)。電制動(dòng)主要起減速作用，特別是用于重載下坡時(shí)的車(chē)速控制，其原理是將牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)動(dòng)機(jī)，將自卸車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)制動(dòng)電阻柵轉(zhuǎn)變成熱能消耗在大氣中。制動(dòng)器型式主要有氣頂油鼓式和全液壓盤(pán)式制動(dòng)器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)響應(yīng)快、制動(dòng)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是制動(dòng)盤(pán)熱容量較小、制動(dòng)效能低，在同尺寸下盤(pán)式制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力比鼓式制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力小。早期的勵(lì)磁調(diào)節(jié)采用開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)，從70年代開(kāi)始大都采用死循環(huán)調(diào)節(jié)。而驅(qū)動(dòng)部分位于傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，主要包括主減速器、差速器、半軸和輪邊減速器組成，其作用：一是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過(guò)主減速器、差速器、半軸和輪邊減速器等傳到驅(qū)動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩的作用；二是通過(guò)主減速器傘齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；三是通過(guò)差速器實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車(chē)輪的差速作用，保證內(nèi)、外側(cè)車(chē)輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。（7）輪胎大型礦用電動(dòng)輪自卸車(chē)均采用無(wú)內(nèi)胎充氣輪胎。 內(nèi)容框架本論文共分為五章。第四章是主電路設(shè)計(jì)，包括主電路工作原理圖以及原理論述、器件選型、參數(shù)計(jì)算及制動(dòng)電路的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。在噸位擴(kuò)展方面，顯然交流異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)輪可以取代傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)輪而起到功率擴(kuò)展作用。它主要完成電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)邏輯控制、電動(dòng)車(chē)牽引與制動(dòng)過(guò)程的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)以及故障信號(hào)的實(shí)時(shí)采集。 控制器的比較分析根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，控制器的核心CPU選用TMS320F2812型芯片。而對(duì)于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)雖說(shuō)軟硬件資源都符合要求，但是相比于數(shù)字信號(hào)處理器而言最大的缺點(diǎn)是太昂貴，而且體積太大，造成資源浪費(fèi)，不是最佳選擇。其二，該款芯片是市面上能夠輕易購(gòu)買(mǎi)的，