【正文】 學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 25 圖 29 SVPWM信號圖 空間矢量脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn) 根據(jù)以上的電壓空間矢量調(diào)制原理， SVPWM信號的實(shí)時(shí)調(diào)制計(jì)算步驟歸納如下 : (1)判斷合成矢量 Urcf所處扇區(qū)通過分析 Ua和 UB的關(guān)系，可得到如下的規(guī) 律 : . 0 , 1 , 0 。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 采用了 IGBT CPV363M4K模塊組成逆變橋來實(shí)現(xiàn)功率主回路直流到交流的逆變。 TMS320LF2407 DSP 是 TI 公司 C2021系列 DSP 中的一款高性能芯片。 EMUO、 EMUI、TCK、 TDI、 TDO、 TMS、 TRST等引腳接 JTAG口。 TMS320LF24Ox芯片作為 DSP 控制器 24x系列的新成員，是 TMS320C2021平臺下的一種定點(diǎn) DSP芯片。當(dāng)外部引腳 PDPINTx出現(xiàn)低電平時(shí)快速關(guān)閉 PWM通道 。64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲 器空間 。 * 高達(dá) 40個可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入輸出引腳 (GPIO)。其外部晶體振蕩器連接如圖 32所示。 TMS320LF2407最多可尋址 64K字的外部程序空間和 64K字的外部數(shù)據(jù)空間，本系統(tǒng)控制器在設(shè)計(jì)外部存儲器部分時(shí)也相應(yīng)地分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分設(shè)計(jì)。兩個 引腳分別接 DSP的 和引腳，如圖 34所示， D[115]接 DSP的 DID15引腳， A[115]引腳接 DSP的 AlA15引腳， 、 分別接到 DSP的相應(yīng)引腳。它的輸出電流范圍從 0mA到 500mA，可提供 ，能夠滿足 DSP對供電電源的要求。其中前復(fù)位引腳需要一個有效的低電平脈沖作為引腳上的外部復(fù)位脈沖，通常寬度不低于 SYSCLK時(shí)鐘周期的脈沖，以保證 DSP芯片能夠識別。仿真信號 TMS、 TDI、 TDO、 TCK_RET通過同一個封裝內(nèi)的器件緩沖。檢測電路如下 : 圖 38電流檢測電路 霍爾元件具有磁敏特性，即載流的霍爾材料在磁場中產(chǎn)生霍爾電勢。 由 LEM模塊檢測的電流送入 TMS320LF2407 DSP控制器內(nèi)部的 A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 在本設(shè)計(jì)的伺服裝置中， 光電編碼器 500, 根據(jù) mstnom g 1000202160 ??? omg ， 速度控制周期為 1ms,所以 omg=30n ,用定時(shí)器 2負(fù)責(zé)光電脈沖 m1,根據(jù)兩次 m1的差值再與 omg比較，進(jìn)行 PI控制 . 圖 39 M/T測速原理 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 39 對于交流永磁伺服電機(jī)來說，通常在電機(jī)內(nèi)嵌入光電編碼器用來進(jìn)行速度和位置的測量。在用戶程序中可以方便地讀取當(dāng)前的計(jì)數(shù)值和計(jì)數(shù)方向，即電機(jī)的角位移和轉(zhuǎn)向。 要使 QEP電路工作必須完成如下的寄存器配置 : 1)需要的話，將期望的值裝入通用定時(shí)器 T2的計(jì)數(shù)寄存器 T2CNT、周期寄存器T2PR、比較寄存器 T2CMP。整流電路為 3相橋式全波整流電路 . 設(shè)電源電壓 U2為 22OV，那么經(jīng)過整流后的平均直流電壓 Ud的大小是 :Ud= U2=198V。 交部分 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 42 (1) 逆變橋 :采用六單元的 IGBT CPV363M4K模塊來組成三相逆變橋，它把二極管整流橋整流后的直流電再“逆變”成頻率和幅值都可調(diào)的交流電，這是實(shí)現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，是整個主電路的核心部分。 本文中分別采用 SPWM技術(shù)和 SVPWM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)功率逆變，將由 TMS320LF2407 DSP芯片產(chǎn)生的 PWM信號經(jīng)過功率驅(qū)動模塊 IR2132進(jìn)行功率放大、然后驅(qū)動三相逆變器的六個功率管。 ● 各通道的傳輸延時(shí)是匹配的。 功率主回路是一 “交 直 交”變頻器，將工頻電源 (220V， 50Hz)通過整流橋臂整流為固定的直流電壓，然后利用由 IGBT模塊組成的具有正弦波脈寬調(diào)制功能的三相橋式逆變器，通過 PWM信號的控制，將直流電逆變成頻率和電壓可變的交流電。為了保護(hù)整流橋，在變頻器剛接通電源的一段時(shí)間里，在電路內(nèi)串入限流電阻，作用是 :將電容器 CF的充電電流限制在允許的范圍內(nèi)。功率較大河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 41 的輸入電壓多采用單相 220V整流電路為三相橋式全波整流電路。正交脈沖編碼電路可對這兩路信號的邊沿進(jìn)行檢測和計(jì)數(shù)，意味著電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周可檢測到 2021個邊沿信號，即產(chǎn)生 2021個脈沖。 QEP電路可實(shí)現(xiàn)鑒相和 4倍頻功能，能自動識別由外部引腳 CAPI/QEPI、CAP2/QEP2上輸入的正交編碼脈沖的方向，記錄脈沖的個數(shù)，并可以得到輸入信號 4倍頻的脈沖信號，這為伺服控制的實(shí)現(xiàn)提供了方便。由于這種方式高速脈沖間隔極短會造成在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)精度降低，因此我們采用了 M/T法，兼有 M法和 T法的優(yōu)點(diǎn)，在高速和低速段都可獲得較高的分辨率。 LEM模塊使用方便，電流過載能力強(qiáng)，且整個傳感器已模塊化，套在被測母線上即可工作。然而，在一定的條件下，這種測量方法變得很困難，甚至由于硬件的限制是不可能進(jìn)行測量的，如當(dāng)采用智能功率模塊 (IPM)組成逆變橋時(shí)，就沒法使用電阻器進(jìn)行相電流的測量。在仿真器和 JTAG目標(biāo)系統(tǒng)之間提供高質(zhì)量的信號是極為重要的，用戶必須提供正確的信號緩沖，測試時(shí)鐘輸入以及多處理器的內(nèi)部連接，以確保仿真器和目標(biāo)系統(tǒng)良好工作 . 當(dāng)仿真管腳和 JTAG之間的距離大于 6英寸時(shí)，那么仿真信號必須經(jīng)過緩沖當(dāng)仿真管腳 和 JTAG之間的距離小于 6英寸時(shí)，那么仿真信號就不必經(jīng)過緩沖。復(fù)位引腳有效。 TPS7333 是 德州儀 器公司出品 的 雙 輸出LDO(LowDropout低漏失 )高精度數(shù)字穩(wěn)壓電源?？傊?，通過 READY管腳建立等待狀 態(tài)， 以便 和低 速外 部存 儲 器器 件接 口。 除了支持片內(nèi)存儲器之外， LF24OX還提供通過外部存儲器接口模塊訪問外部存儲器的能力，該接口有 16根外部地址線、 16根外部數(shù)據(jù)線以及選擇數(shù)據(jù)、程序和 I/0空間的相關(guān)控制線。 TMS320LF2407的時(shí)鐘源還采用了鎖相壞技術(shù)，可以對外部時(shí)鐘源進(jìn)行倍頻得到非常穩(wěn)定的內(nèi)部時(shí)鐘。 * 16位的串行外設(shè) (SPI)接口模塊。 * 可擴(kuò)展的外部存儲器 (LF24O7)總共 192K字空間 。它們能夠?qū)崿F(xiàn) :三相反相器控制 。由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使數(shù)字信號處理理論的算法得以實(shí)時(shí)運(yùn)行， DSP芯片以其較高的性能價(jià)格比在全數(shù)字化的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)中找到施展身手的舞臺。 ADCIN08， ADCIN09分別對相電流 ia,ib進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。PWM輸出通過光耦傳輸，使得傳遞 PWM控制信號時(shí)控制電路與功率電路隔離 。該芯片的低成本、低功耗、高性能的處理能力對電機(jī)的數(shù)字化控制非常有效。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。產(chǎn)生的開關(guān)序列為 : 0 4 6 7 7 6 4 0U U U U U U U U? ? ? ? ? ? ? 如下圖所示。由于變換器的實(shí)際所能產(chǎn)生的矢量 (有效矢量和零矢量 )有限，不可能輸出角度連續(xù)變化的空間矢量。 空間矢量脈寬調(diào)制原理 空間矢量 PWM波是一個由三相功率逆變器六個功率開關(guān)元件的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波。下圖是永磁同步電機(jī)的矢量控制原理圖。轉(zhuǎn)速在基速以下時(shí)，在定子電流給定的情況下，控制 id=0可以更有效的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩 : e r qTi?? , 電磁轉(zhuǎn)矩就隨著 iq的變化而變化。這樣交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，從原理和特性上就和直流電動機(jī)相似了。定轉(zhuǎn)子繞組間的互感和定子各繞組間自感都是轉(zhuǎn)角 ? 的函數(shù)，變換成 dq坐標(biāo)系統(tǒng)后，等效 d， q軸繞組的自感和互感均為常數(shù)，求解和分析較為方便。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 15 旋轉(zhuǎn)電機(jī)常用坐標(biāo)有以下三類 1)坐標(biāo)軸線放在定子上的三相靜止坐標(biāo)系 ABC。一種是針對電流控制的滯環(huán)控制，一種是采用電壓控制。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 14 永磁同步電機(jī)按照驅(qū)動電流波形劃分可以分為兩類 : 一類是正弦波電流驅(qū)動的永磁同步電機(jī) 。永磁同步電機(jī)的定子指的是電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)的不動部分，主要是由硅鋼沖片、三相對稱同分布在它們槽中的繞組、固定鐵心用的機(jī)殼以及端蓋等部分組成。包括通訊協(xié)議的分析及接口電路的硬件實(shí)現(xiàn)。提高了系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性與靈活性。 交流調(diào)速中，永磁同步電機(jī) 在醫(yī)療器械、儀器儀表、化工輕紡以及家用電器等方面正得到日益廣泛的應(yīng)用，并且成為新一代的航空，航天和航海用電機(jī)，加上我國又是永磁材料的生產(chǎn)大國。 網(wǎng)絡(luò)控制是指本地計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)端的生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制。這些控制方法大大提高了系統(tǒng)的魯棒性，與經(jīng)典控制理論結(jié)合起來，已被廠泛采用。具體來說，全數(shù)字伺服系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn) : a) 能明顯地降低控制器硬件成本 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 9 采用基于 DSP的電機(jī)專用集成電路的另一個好處是，可以降低對傳感器等外圍器件的要求。 ALU只能做加法，乘法需要由軟件來實(shí)現(xiàn)，因此占用較多的指令周期，也就是說速度比較慢。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。 九十年代初， DSP開始在交流伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)，主要有 TI公司的 TMS320系列、MOTOROLA公司的 68000系列以及 NEC公司的 PD7720系 列等等。2538的高速鋼鏜孔刀 1 鏜孔 編制 審核 批準(zhǔn) 共頁 第 頁 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 7 第三代電力電子器件 的主要特點(diǎn)是電壓門極控制，驅(qū)動的平均功率小，其代表器件為 IGBT，它集中了 MOSFET和 GTR的優(yōu)點(diǎn)，既有 MOSFET高輸入阻抗、高速開關(guān)特性，又具有 GTR大電流密度、低導(dǎo)通壓降的特性。 第二代的代表是雙極性全控器件大功率晶體管 (GTR)及其模塊化結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于直流電動機(jī)、交流電動機(jī)的驅(qū)動中，在中小容量的范圍內(nèi)取代了晶閘管的地位。3 500 60 30 5 鉆孔 T05 216。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 3 (5)刀具選擇 ① 零件上下表面采用端銑刀加工，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直 徑，使銑刀工作時(shí)有合理的切入 /切出角；且銑刀直徑應(yīng)盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并見減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。 選擇加工機(jī)床 由于加工部位多，需要多種刀具，換刀次數(shù)較多，因此選用立式三坐標(biāo)數(shù)控銑加工中心較為合適。 零件的作用 題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。 由于個人水平有限和 經(jīng)驗(yàn)的不足，加之資料不夠全面，設(shè)計(jì)中難免存在錯誤和缺陷，還望讀 者給予指點(diǎn)更正。也要提高裝夾高度，并且要滿足垂直度和平行度要求。銑削外輪廓時(shí)，要選好定位方式 (4)確定加工順序及走刀路線 按照“基面先行、先面后孔、先粗后精”的原則確定加工順序。120 1400 50 5 4 鉆孔 T04 216。 第 一 代電力電子器件的代表是門極不可關(guān)斷的晶閘管 (SCR)，由它構(gòu)成的變流裝置用于早期的直流伺服系統(tǒng)中，存在響應(yīng)慢和低速脈動大的缺點(diǎn)。28 的高速鋼麻花鉆 1 精銑腰槽 6 T07 216。這類微處理器基本上滿足高性能交流伺服驅(qū)動的需要，但由于市場的原因，價(jià)格比較昂貴。 與單片機(jī)相比 DSP器件具有以下優(yōu)點(diǎn) : l) DSP具有更高的集成度，更快的 CPU，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO(First In First Out)緩沖器。單片機(jī)采用馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)在同一空間存取，同一時(shí)刻只能單獨(dú)訪問指令或數(shù)據(jù)。集成化 DSP核、最佳化電機(jī)控制器事件管理器和單片式 A/D設(shè)計(jì)等諸多因素加在一起，就可提供一個單芯片式數(shù)字電機(jī)控制方案。全數(shù)字化的突出特點(diǎn)是軟件伺服，從而大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的柔性。 3)智能化 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展應(yīng)用彌補(bǔ)了經(jīng)典控制理論對時(shí)變、非線性、隨機(jī)性系統(tǒng)無能為力的缺陷，對不確定、非線性等復(fù)雜問題，提出了自適應(yīng)、變結(jié)構(gòu)、魯棒控制等控制策略。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)體現(xiàn)了自動控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)科的交叉。 設(shè)計(jì)的背景、意義 通過上一節(jié)對伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢的總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，交流化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是今后伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。現(xiàn)場總線技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用很好的解決了這些問題。 2. 對控制器局域網(wǎng) (CAN)總線技術(shù)在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。 永磁同 步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 永磁同步電機(jī)本體是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。另一種為梯形波 (方波 )，這樣就造成兩種同步電動機(jī)在原理、模型以及控制方法上有所不同，為了區(qū)別由它們組成的永磁同步電動機(jī)，一般把產(chǎn)生正弦波磁場的永磁同步電動機(jī)稱為正弦波型永磁同步電動機(jī) (PMSW):而由梯形波 (方波 )產(chǎn)生磁場的永磁同步電動機(jī)稱為梯形波 (方波 )型永磁同步電動機(jī)，由于其原理與控制方式上基本與直流電動機(jī)系統(tǒng) 類似，所以又稱無刷直流電動機(jī) (BLDCM )。 對于永磁同步電動機(jī)的控制，通常有兩種方式。利用坐標(biāo)變換可將電感系數(shù)變換成常數(shù)，消除時(shí)變參數(shù)，使以實(shí)際變量描述的電機(jī)非線性方程變換成由替代變量描述的線性方程式，使得運(yùn)算分析簡化。在 ABC坐標(biāo)系下。 在基速以下