【正文】 化的最大指令變化率。3. 片外可擴(kuò)展高達(dá)1M的存儲(chǔ)內(nèi)容，并有讀/寫(xiě)信號(hào)選通時(shí)序可編程、編程等待狀態(tài)和3個(gè)獨(dú)立的片選信號(hào)。圖32 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)總圖 主電路設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主電路采用交—直—交拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖33所示。且硬件電路較為簡(jiǎn)單，因此在精度等要求比較高的情況下可以予以考慮。%，非線(xiàn)性度%，響應(yīng)時(shí)間40μS。圖35 輸出調(diào)理電路設(shè)HNV025A的輸入電壓有效值為U，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路輸出到DSP的ADC端口的電壓為Ux，HNV025A等效為電流控制電流源的電流增益為β，傳感器達(dá)到最佳精度初級(jí)電阻R，次級(jí)測(cè)量電阻為，上移電壓為V，同相放大電路增益為α，則有： (33) 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)IGBT模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)需要15V電壓的，即=15V。電容C20為高端輸出的供電電源的自舉電容。 電源監(jiān)控電路圖38為電源監(jiān)控電路，當(dāng)24V、16V、5V中的摸一個(gè)電源工作不正常時(shí)，該電路后端的發(fā)光二極管就能通過(guò)閃爍或者亮暗來(lái)進(jìn)行指示。DC另一側(cè)利用運(yùn)放TSH221組成的反向輸入一階有源低通濾波器將采樣電壓信號(hào)放大與CPU輸出鋸齒波電壓相疊加并通過(guò)積分電路產(chǎn)生頻率隨母線(xiàn)電流變化的三角波信號(hào)，控制器通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的頻率即可感知輸出轉(zhuǎn)矩的大小，從而保護(hù)了電機(jī)。本文涉及的系統(tǒng)主要故障有過(guò)流故障、IGBT故障，一旦出現(xiàn)故障時(shí)，故障信號(hào)就會(huì)被傳送到CPU，判斷是否關(guān)斷PWM波輸出。其控制方式主要有以下幾種：恒壓頻比控制方式、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制[6]。 空間矢量控制 SVPWM 的基本原理空間矢量 PWM[7][8][9][10][11][12](SVPWM，也稱(chēng)磁通正弦PWM)，是從電機(jī)的角度出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。設(shè)在一個(gè)PWM中斷周期T4內(nèi)，V4，V6作用的時(shí)間分別為T(mén)4和T6，兩個(gè)零矢量作用的時(shí)間分別為T(mén)0和T7則有 (42) (43)式(43)中，零矢量V0=V7=0。每進(jìn)一次PWM 中斷，就增加一個(gè)角度來(lái)改變系統(tǒng)的空間電壓矢量，這個(gè)增加的角度稱(chēng)之為一個(gè)步長(zhǎng)，步長(zhǎng)大小由載波比N來(lái)確定，當(dāng)大2π時(shí)，系統(tǒng)將之清零。它與矢量控制技術(shù)并行發(fā)展但又有所不同，避免了矢量控制中二次坐標(biāo)變換及求模和相角的復(fù)雜計(jì)算，直接在靜止坐標(biāo)系（定子坐標(biāo)系）上借助三相定子電壓和電流計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁，并與給定轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁相比較，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩的BangBang 控制，使轉(zhuǎn)矩相應(yīng)在一拍內(nèi)完成且無(wú)超調(diào)。它的控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手段直接，信號(hào)處理的物理概念明確。因此，如果能夠?qū)Χㄗ与娮柽M(jìn)行在線(xiàn)辨識(shí)，就可以從根本上消除定子電阻變化帶來(lái)的影響。死區(qū)效應(yīng)的校正，可由補(bǔ)償電路檢測(cè)并記錄死區(qū)時(shí)間，進(jìn)行補(bǔ)償。目前被應(yīng)用于通用變頻器的控制方法是一種改進(jìn)的、適合于高開(kāi)關(guān)頻率逆變器的方法。表41 各控制策略比較恒壓頻比控制轉(zhuǎn)差率控制矢量控制直接控制動(dòng)態(tài)性能較差510r/s達(dá)1000r/s達(dá)1000r/s系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低簡(jiǎn)單價(jià)格適中復(fù)雜，成本高負(fù)載成本高應(yīng)用范圍通用性好與電機(jī)特性有關(guān)與電機(jī)特性有關(guān)與電機(jī)特性有關(guān)調(diào)速精度隨負(fù)載大小而定精度較高，受速度檢測(cè)影響模擬:%數(shù)字:%模擬:%數(shù)字:% 本章小結(jié)本章主要對(duì)電機(jī)的幾種控制方法進(jìn)行了介紹，最后通過(guò)圖表比較出了幾種控制方法的不同差異。在我國(guó)，目前也正在大力推廣和普及，并已在交通運(yùn)輸、軍事訓(xùn)練、地區(qū)發(fā)展規(guī)劃、工業(yè)過(guò)程設(shè)計(jì)、人口問(wèn)題研究等方面取得了豐碩的成果。Simulink是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，它不僅可以用來(lái)對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，而且還提供了豐富的功能模塊以及不同的專(zhuān)業(yè)模塊集合。載波：通過(guò)調(diào)制來(lái)強(qiáng)制它的默寫(xiě)特征量隨某個(gè)信號(hào)的特征值或另一個(gè)震蕩的特征值而變化，通常是周期性的電震蕩波。當(dāng)沒(méi)有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，電容兩端電壓按指數(shù)規(guī)律下降。N在理論上是越大采樣越多，越精確。隨著輸入頻率的減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也更快的趨于穩(wěn)定，趨于穩(wěn)定，頻率減小后，；同時(shí)幅值也有所增大，符合理論情況。為今后開(kāi)發(fā)出更高性能的變頻調(diào)速系統(tǒng)的奠定了良好的基礎(chǔ)。從論文的選題一直到論文的完成，導(dǎo)師在編寫(xiě)論文的各個(gè)階段都給予了認(rèn)真關(guān)注和悉心教誨并提出了許多具有啟發(fā)性的建議。選擇該應(yīng)用程序的合適的組件的方法就是對(duì)這些組件進(jìn)行研究并且模擬它們?cè)趯?shí)時(shí)環(huán)境不同的測(cè)試中的情況進(jìn)行研究。此電壓對(duì)升壓電源轉(zhuǎn)換器的使用有所加強(qiáng)。為了達(dá)到通過(guò)電池驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，我們需要串聯(lián)4節(jié)額定值為12V/42Ah的電池；這使得所期待設(shè)計(jì)的汽車(chē)成本提高。一旦工作器件確定，相應(yīng)的模擬研究與硬件測(cè)試也完成。 I代表電池電流， V電池電壓 Q電子電荷（） Kboltsmann常數(shù)（） T開(kāi)爾文溫度 Io二極管的方向飽和電流 N二極管理想因數(shù)，介于1和2之間的值 太陽(yáng)能電池模塊在會(huì)再與電阻并聯(lián)的真實(shí)條件下測(cè)試（以太陽(yáng)能模塊為35W討論）。 充電控制器限制電池額定電流的增加或者降低。開(kāi)路電壓用基于電池實(shí)際充電狀態(tài)的非線(xiàn)性方程來(lái)計(jì)算。 從太陽(yáng)獲得能量的第一階段完成。為了提高效率，2節(jié)電池串聯(lián)，提供24V電壓作為輸出電壓。升壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻率為20KHz。波紋電流在每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)給電容器充電。該規(guī)范的直流無(wú)刷電機(jī)在表3中給出。直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)與直流發(fā)電機(jī)（，75V）一起工作以之星在開(kāi)環(huán)的負(fù)載測(cè)試條件。太陽(yáng)能電池模塊，電池，控制器和電動(dòng)機(jī)）是影響電機(jī)的速度，從而影響的車(chē)輛的速度的參數(shù)。在下一步驟中的工作，500瓦特的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)使用電池（串聯(lián)連接，并且是被運(yùn)行由此供給24V）的輸出電壓同時(shí)被升壓到使用升壓轉(zhuǎn)換器48V，而電池一直所收取的太陽(yáng)能電池組件。放電額定功率依據(jù)負(fù)載。電流從電池流到控制整個(gè)汽車(chē)系統(tǒng)的控制器?？偨Y(jié) 提出了高效轉(zhuǎn)換能源的重要性，實(shí)施了在汽車(chē)上使用太陽(yáng)能的方案。太陽(yáng)能模塊給電池充電，電池串聯(lián)得到24V，然后經(jīng)過(guò)升壓到48V達(dá)到直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電壓。這些模塊串聯(lián)或并聯(lián)連接時(shí)，無(wú)法提供足夠的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)的48V/。轉(zhuǎn)子由通電的定子吸引而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在表6中觀(guān)察到一些直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在各種負(fù)載條件下的狀況。如在圖10和圖11中所示的仿真結(jié)果直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的最初馬達(dá)到其額定速度和穩(wěn)定在t=4秒。升壓電路中，輸出電壓要大于輸入電壓。 升壓電路中的開(kāi)關(guān)二極管必須恩能夠承受等于電路輸出電壓的反向電壓，并且能傳到峰值輸出電流。 直流轉(zhuǎn)換器能夠作為開(kāi)關(guān)模式的穩(wěn)壓器來(lái)轉(zhuǎn)換通常不受控制的直流電壓，為了控制直流輸出電壓。圖6展示了第一階段的工作?？煽仉妷涸从梅匠?來(lái)描述。對(duì)于12V/24V電池，12V/6A太陽(yáng)能充電控制器是理想的選擇。使用這些值，繪制出圖像，這與仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常匹配。起初，太陽(yáng)能電池在MATLAB中用M文件來(lái)仿真，用下面給出的電流電壓方程完成整個(gè)模塊（認(rèn)為太陽(yáng)能電池板40W）。這里，使用2節(jié)Amaron Quanta 12v/42Ah電池串聯(lián)，之后提升到額定電壓（48V）。在工作中，它的組成部件（太陽(yáng)能電池板、充電控制器、電池、電源轉(zhuǎn)換器和BLDC馬達(dá)）的特征將會(huì)在實(shí)時(shí)環(huán)境中進(jìn)行研究并且用MATLAB/SIMULINK進(jìn)行逐一建模，并且完整對(duì)硬件集成的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以滿(mǎn)足整個(gè)應(yīng)用程式的要求。第1章 引言此論文對(duì)太陽(yáng)能作為汽車(chē)動(dòng)力電源的使用用法進(jìn)行討論。吳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、正直的為人作風(fēng)，一絲不茍的工作作風(fēng)、誨人不倦的授業(yè)精神，將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)、工作和生活產(chǎn)生巨大的影響，將始終激勵(lì)我在今后漫長(zhǎng)的人生道路上奮發(fā)圖強(qiáng)。為完成更為復(fù)雜的算法，可以在今后采用浮點(diǎn)庫(kù)或是直接使用TI公司已退出支持浮點(diǎn)運(yùn)算的TMS320F283x系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理器。總結(jié)本論文在分析通用變頻器原理及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，完成變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，所做的具體工作如下：1．研究變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制技術(shù)。(a)20Hz時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩輸出波形(b)15Hz時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩輸出波形(c)10Hz時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩輸出波形(d) 5Hz時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩輸出波形 圖59 各頻率下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩1. 隨著輸入頻率的減小，電動(dòng)機(jī)相電流的頻率也隨著減小，如圖59，電動(dòng)機(jī)電流的周期逐漸增大，但幅值改變不大，響應(yīng)時(shí)間也越來(lái)越短，才趨于穩(wěn)定，隨著頻率減小。圖54 濾波電容由于整流部分保持不變，三相交流電相互作用，產(chǎn)生的線(xiàn)電壓越為380V, 如圖所示，而且響應(yīng)迅速，給定輸入電路為50Hz，濾波電容約在半個(gè)周期內(nèi)就趨于穩(wěn)定。調(diào)制波是用調(diào)制信號(hào)調(diào)制以后的非正弦波。 仿真電路設(shè)計(jì)仿真電路總圖設(shè)計(jì)如圖51所示。對(duì)這些系統(tǒng)很難采用傳統(tǒng)方法建立數(shù)學(xué)模型，分析求解。第5章 通用變頻器建模及仿真分析 通用變頻器的建模 系統(tǒng)仿真的運(yùn)用考慮到生產(chǎn)生活中大量貴重元器件由于各種原因隨壞了，在研究交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速是，因此本文利用了“系統(tǒng)仿真”。%的速度控制精度?？捎密浖?shí)現(xiàn)的方法，即計(jì)算出所有的失真電壓，根據(jù)電流方向制成補(bǔ)償電壓指令表，再用前向反饋的方式補(bǔ)償，這種新型方案還消除了零電壓箝位現(xiàn)象。3. 磁鏈和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)的改進(jìn)傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制一般對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用單滯環(huán)控制，根據(jù)滯環(huán)輸出的結(jié)果來(lái)確定電壓矢量。針對(duì)其不足之處，現(xiàn)在的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相對(duì)于早期的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)有了很大的改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1. 無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究在實(shí)際應(yīng)用中，安裝速度傳感器會(huì)增加系統(tǒng)成本，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，此外，速度傳感器不實(shí)用于潮濕、粉塵等惡劣的環(huán)境下。轉(zhuǎn)矩矢量控制直接取交流電機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制，控制簡(jiǎn)單，精確度高，處理速度非常快，但是處理器DSP及很多硬件都是高速器件，價(jià)格較貴，較難推廣。它的輸入輸出數(shù)據(jù)格式都為Q格式。于是有 (44)將式42與44聯(lián)立得 (45)注意式中的Vref、VV6都是矢量。由于該控制方法把逆變器和電機(jī)看成一個(gè)整體來(lái)處理，所得模型簡(jiǎn)單，便于微處理器實(shí)時(shí)控制，并具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲低、電壓利用率高的優(yōu)點(diǎn)[13]。 轉(zhuǎn)差頻率控制由電機(jī)學(xué)可知，改變轉(zhuǎn)差率s亦可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的頻率與轉(zhuǎn)差頻率的和來(lái)給定變頻器的輸出，能控制與轉(zhuǎn)差率有直接關(guān)系的轉(zhuǎn)矩和電流。最后完成系統(tǒng)硬件電路的搭建及軟件設(shè)計(jì)。1. 初始化程序初始化程序初始化系統(tǒng)配置寄存器、外設(shè)、變量、變頻器的運(yùn)行參數(shù)、功率版的軟起動(dòng)、從PROM讀取參數(shù)。一旦其中一路電壓工作不正常，則輸出為低電平，指示燈H1熄滅，該報(bào)警信號(hào)便傳達(dá)到CPU，達(dá)到檢測(cè)目的。值得注意的是驅(qū)動(dòng)電路輸出串接電阻一般應(yīng)在10～33，而對(duì)于小功率器件，串接電阻應(yīng)該增加到30～50；或者如果要求驅(qū)動(dòng)電路輸出的正沿脈沖寬度較寬，則必須加大自舉電容容量，否則會(huì)造成欠壓保護(hù)電路工作。該電路是低電平有效，就是當(dāng)其中一露輸入為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出為高電平。為使傳感器達(dá)到最佳精度初級(jí)電阻R應(yīng)盡量選擇使得輸入電流為10mA。系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)直流母線(xiàn)的電壓，以供整流器構(gòu)成電壓閉環(huán)并為母線(xiàn)過(guò)壓保護(hù)提供開(kāi)啟信號(hào)。 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)現(xiàn)代電氣測(cè)量、控制中，常常需要用低壓器件去測(cè)量、控制高電壓、強(qiáng)電流等模擬量，如果模擬量與數(shù)字量之間沒(méi)有電氣隔離，那么，高電壓、強(qiáng)電流很容易串入低壓器件，并將其燒毀。ADC模塊具有16個(gè)模擬通道，并可以配置為用于ePWM模塊的2個(gè)獨(dú)立的8通道模塊。用角速度表示的“速度響應(yīng)”值直接稱(chēng)為“速度響應(yīng)”，單位為rad/s；而將用頻率表示的“速度響應(yīng)”稱(chēng)為“頻率響應(yīng)”，單位Hz。需要注意的是：定義變頻調(diào)速的調(diào)速范圍時(shí)，應(yīng)以電動(dòng)機(jī)能夠帶動(dòng)額定負(fù)載的最低與最高轉(zhuǎn)速作為計(jì)算調(diào)速范圍的依據(jù)，它與變頻器技術(shù)參數(shù)中的頻率控制范圍是完全不同的兩個(gè)概念。由上面的討論可知，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過(guò)變頻裝置獲得電壓、頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實(shí)現(xiàn)所謂的VVVF(Variable Voltage Variable frequency)調(diào)速控制。如圖25所示，其中1為/=C時(shí)的電壓、頻率關(guān)系，2為有電壓補(bǔ)償時(shí)（近似的C）的電壓、頻率關(guān)系。為了保持電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力，應(yīng)保持氣隙主磁通不變，這就要求降低供電頻率的同時(shí)降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，保持/=常數(shù)，即保持電動(dòng)勢(shì)與頻率之比為常數(shù)進(jìn)行控制。而一步電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為： 式中s—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s=(/。適合于需要頻繁快速加減速和可逆運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，但由于電流源型變頻器屬于恒流源，對(duì)系統(tǒng)負(fù)載電流的變化反應(yīng)慢，不適合帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行，只能帶單臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。4. 控制電路：控制電路常