【正文】 電動(dòng)小車系統(tǒng)中希望超調(diào)量小，為了使電流環(huán)的超調(diào)較小，取電流環(huán)開環(huán)放大倍數(shù)為 則ACR的比例放大倍數(shù)為 由 ，按經(jīng)驗(yàn)取，所以 又由，故在根據(jù)濾波時(shí)間常數(shù)， 所以 （3） 校驗(yàn)近似條件：① 逆變器傳遞函數(shù)近似條件 （32）現(xiàn)在 ，而顯然滿足近似條件。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 為了選擇電流調(diào)節(jié)器，首先面臨的問題是，應(yīng)該決定把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。根據(jù)電動(dòng)小車的工作特點(diǎn)，要求啟動(dòng)時(shí)間短，工作過程轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，本系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，雙閉環(huán)系統(tǒng)可以對(duì)電流、轉(zhuǎn)速同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器選擇能夠使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能都比較好的調(diào)節(jié)器。無刷直流電機(jī)的反電勢(shì)過零法換相控制正是基于這種方法，即檢測(cè)斷開相的反電勢(shì)信號(hào)，當(dāng)其過零時(shí)，轉(zhuǎn)子直軸與該相繞組重合，延時(shí)300電角度依照開通順序進(jìn)行換相。本論文的樣機(jī)即采用三相橋式星形結(jié)構(gòu)的電機(jī)，下面就以此類電機(jī)為例來說明永磁無刷直流電機(jī)的工作原理。同時(shí)具有體積小,重量輕,可做成各種體積形狀,是當(dāng)今最高效率的調(diào)速電機(jī),與傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)比較,或與交流變頻調(diào)速比較均有更好的性能。電機(jī)的額定值為 ： 無刷直流電機(jī)的介紹、結(jié)構(gòu)及工作原理 直流無刷電機(jī)的介紹無刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性,同時(shí)也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好。這樣電機(jī)啟、制動(dòng)過程中會(huì)使電機(jī)電流過大，故在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)要設(shè)計(jì)電機(jī)的過電流保護(hù)，以免使電機(jī)由于電流過大無法正常工作。初階生產(chǎn)規(guī)?；A段是電動(dòng)小車規(guī)?；笊a(chǎn)在遇到幾個(gè)發(fā)展大機(jī)遇后獲得較快發(fā)展的階段，時(shí)間在2000年到2004年。目前電動(dòng)小車所使用的電機(jī)大都是高效稀土永磁電機(jī)，其中主要又分高速有刷+齒輪減速電機(jī)、低速有刷電機(jī)和低速無刷電機(jī)三種。自20世紀(jì)70年代以來，電力電子器件迅速發(fā)展，研制并生產(chǎn)出多種既能控制其導(dǎo)通又能控制其關(guān)斷的全控型器件，如門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）、電力場(chǎng)效應(yīng)管（PMOSFET）、絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）等，這些全控型器件性能優(yōu)良，由它們構(gòu)成的電子開關(guān)在直流電機(jī)中取代了機(jī)械換向，構(gòu)成直流無刷電機(jī)，解決了機(jī)械換向出現(xiàn)的火花等問題，同時(shí)由全控元件組成的脈寬調(diào)制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡稱PWM調(diào)速系統(tǒng)）近年來在中小功率直流傳動(dòng)中得到了迅猛的發(fā)展,且由于專用集成電路的出現(xiàn)，使控制器性能更加優(yōu)良，體積減小。明確生產(chǎn)機(jī)械對(duì)ZD調(diào)速系統(tǒng)的要求；擬定ZD調(diào)速方案；熟悉無刷ZD電動(dòng)機(jī)的基本工作原理；熟悉位置檢測(cè)傳感器的原理；選用專用PWM集成電路在無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制；應(yīng)用集成驅(qū)動(dòng)電路完成對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速等性能的要求；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)總體方案。主要內(nèi)容包括PWM生成電路和功率開關(guān)器件、綜合邏輯電路的選擇，以及驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)電路的設(shè)計(jì)等。超速發(fā)展階段是企業(yè)間激烈競(jìng)爭(zhēng)大大刺激了技術(shù)進(jìn)步和新技術(shù)擴(kuò)散，全行業(yè)的技術(shù)水平大幅度提升，產(chǎn)業(yè)獲得“井噴式”大發(fā)展的階段，時(shí)間在2005年至今。若對(duì)永磁體的厚度選取不當(dāng)，這種去磁反應(yīng)還將影響到永磁體的圓復(fù)線。Current而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。功率管有6種觸發(fā)狀態(tài)，每次只有兩只管子導(dǎo)通，每隔 1／6周期即600電角度換相一次，每次換相一個(gè)功率管，每一個(gè)功率管導(dǎo)通 1200電角度。根據(jù)給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生一系列的PWM脈沖信號(hào)，同位置傳感器產(chǎn)生的相導(dǎo)通信號(hào)一起控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)器選擇及動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)上述的控制方案，雙閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如31下圖所示。（1） 電流環(huán)控制對(duì)象參數(shù)如下 電樞回路總電阻：； 電磁時(shí)間常數(shù)：； 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)：； 電流反饋系數(shù)：β=。設(shè)計(jì)后電流環(huán)可達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為 可以滿足電動(dòng)小車的要求。（4） 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)速超調(diào)量 （38）現(xiàn)在 取中頻帶寬為，按準(zhǔn)則確定參數(shù)， 因此 由此可以看出，轉(zhuǎn)速超調(diào)量非常小，上升時(shí)間非常短，可以滿足電動(dòng)小車的要求。磁敏式位置傳感器的基本原理為霍爾效應(yīng)和磁阻效用，它對(duì)環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，成本低廉，但精度不高。 θ一一電角度。 圖33霍爾集成電路原理圖 霍爾元件的作用是利用霍爾效應(yīng)來產(chǎn)生輸出電壓，由于霍爾元件產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很低，應(yīng)用時(shí)需要外接放大器，很不方便。安裝，則它們所產(chǎn)生的位置信號(hào)波形圖如下圖35所示。本系統(tǒng)采用LM2907集成式頻率/電壓轉(zhuǎn)換器，將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，電路圖如下圖37所示。通過PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。而誤差放大器2可作為限流保護(hù)，由15腳輸入限流給定值，由16腳輸入電流采樣反饋值。圖43PWM生成電路及電流調(diào)節(jié)器 綜合邏輯電路 綜合邏輯電路主要有與門電路組成，PWM和各相導(dǎo)通信號(hào)通過與門電路，產(chǎn)生所需要的功率器件開關(guān)信號(hào)。 IR2130管腳如下圖45所示。IR2130內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理：IR2130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖46所示： 圖46 IR2130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 它的內(nèi)部集成有1個(gè)電流比較器CURRENT COMPARATOR，1個(gè)電流放大器CURRENT AMP，1個(gè)自身工作電源欠壓檢測(cè)器UNDERVOLTAGE DETECTOR，1個(gè)故障處理單元FAULT LOGIC及1個(gè)清除封鎖邏輯單元CLEAR LOGIC。 當(dāng)IR2130驅(qū)動(dòng)上橋臂功率管的自舉電源工作電壓不足時(shí)，則該路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)器迅速動(dòng)作，封鎖該路的輸出，避免功率器件因驅(qū)動(dòng)信號(hào)不足而損壞。 圖49 總電路圖無刷直流電機(jī)的供電系統(tǒng)是通過交流電整流成直流電，在經(jīng)過逆變器變成交流電給電機(jī)的繞組供電，通過控制逆變器開關(guān)器件的開通與關(guān)斷，從而控制加在繞組上的電壓和電流，來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在還有許多無刷電機(jī)控制系統(tǒng)是使用DSP實(shí)現(xiàn)的，這使的系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精確性更高，但成本也會(huì)增加。 無刷直流電機(jī)除了有位置傳感器的，近年，還出現(xiàn)了無位置傳感器的無刷直流電機(jī)，它不是利用反電動(dòng)勢(shì)來檢測(cè)位置，而是通過貼于轉(zhuǎn)子表面的非磁性導(dǎo)體材料，利用定子繞組高頻開關(guān)工作時(shí)非磁性材料的渦流效應(yīng)，使開路電壓的大小隨轉(zhuǎn)子位置變化，從而通過檢測(cè)開路相電壓來判斷轉(zhuǎn)子位置。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師方光輝老師，她幫助我解決了許多關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)問題，在她的指導(dǎo)下，我順利的完成了《電動(dòng)小車中無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)》的設(shè)計(jì)任務(wù)。 參考文獻(xiàn)[1] 何禮仁， 彭達(dá)洲， 胥布工. 一種基于專用芯片的電動(dòng)小車控制系統(tǒng)[J].微電機(jī)，2005，38（6）：9496.[2] 周賢韜， 徐衛(wèi)，朱世益， 麻志德 電動(dòng)小車用無刷直流電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的研制[J]. 微電機(jī)，1998第31卷，第6期（總第105期）.[3] 張琛 .，直流無刷電動(dòng)機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1996：1255[4] 龍駒，永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[M]. 西南交通大學(xué)出版社, 2006：8090 .[5] 爾桂花， 竇日軒. 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)著[M]. 北京: 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