【正文】 相坐標(biāo)系中的模型出發(fā)，討論永磁同步電機(jī)的基本電 磁關(guān)系，討論其在三相靜止坐標(biāo)系 (ABC)靜止坐標(biāo)系 (α β )和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 (dq)中的電壓、電流及磁鏈方程之間的關(guān)系。由永磁同步電機(jī)的矩角特性可知，要想使永磁同步電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須滿足矩角保持在 0與δ max之間，即通入定子電流的角頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角頻率一致，而且由定子與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的兩磁場應(yīng)保持一定的角度。 3)坐標(biāo)軸線在轉(zhuǎn)子上隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系 dq。 2) 在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq軸上的繞組中，如果分別通入直流電流 id、 iq。電動機(jī)感應(yīng)電壓也跟著提高，但是又要受到與電機(jī)端相連的逆變器的電壓上限的限制，所以必須進(jìn)行弱磁升速。設(shè)直流側(cè)中點(diǎn)的 O作為參考點(diǎn)，則上管導(dǎo)通時(shí)輸出電壓為 2dU ，下管導(dǎo)通時(shí)輸出電壓為 2dU 圖 27三相電力逆變器 由 Park變換定義的電壓空間矢量為 : 2232 ()3,a b cjUreabc?? ? ? ? ??? ? ?? ? ??式 中 ：分 別 表 示 逆 變 器 的 三 相 上 橋 臂 的 開 關(guān) 狀 態(tài) (218 按上式定義的電壓空間 矢量，逆變器可以輸出圖 28所示的八個(gè)電壓空間矢量，他們分別對應(yīng)逆變器的八個(gè)開關(guān)模式。. 3 0 , 1 , 0 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： （ 1）資源豐富 具有多達(dá) 41個(gè)的通用、雙向數(shù)字 I/O引腳；兩個(gè)事件管理器 EVA和 EVB 包含了 4個(gè)通用定時(shí)器、 6個(gè)比較單元、 6個(gè)捕獲單元、 12路 PWM輸出電路和 4路正交編碼脈沖電路；串行外設(shè)接口模塊 SPI 可實(shí)現(xiàn) TMS320LF2407與其它 SPI 接口芯片之間的數(shù)據(jù)交換；串行通信模塊 SCI 和 CAN 控制器可實(shí)現(xiàn) TMS320LF2407與 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換；可變周期的看門狗定時(shí)器和基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘模塊提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性；片內(nèi) RAM單元可以存放程序運(yùn)行過程中的大量參數(shù)而無需外擴(kuò)數(shù)據(jù) RAM 32 通過DSP內(nèi)核將這六個(gè)中斷源加以擴(kuò)展 可使每一個(gè)中斷源同時(shí)掛接幾個(gè)外部中斷源 使得 DSP 能夠處理的外設(shè)硬件中斷將近 50個(gè) 具有很強(qiáng)的事件處理能力。 240x芯片為 C2xx CPU功能強(qiáng)大的 TMS320DSP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了低成本、低功耗、高性能的處理能力。64K字 I/0尋址空間。 圖 32 LF2407外接時(shí)鐘電路圖 本設(shè)計(jì)將系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率設(shè)在 30MHZ，采用的是外部 15MHz的晶振倍頻設(shè)置為 2。 圖 34存儲器擴(kuò)展電路圖 TMS320LF2407在同一機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行程序取、數(shù)據(jù)讀和數(shù)據(jù)寫。復(fù)位 (硬件或軟件啟動 )不必由 CPU仲裁，并且立即取得壓倒任何正在執(zhí)行指令看門狗定時(shí)器復(fù)位?；魻栯娏鱾鞲衅魇悄壳捌毡椴捎玫碾娏鳈z測及過流保護(hù)元件，其特點(diǎn)是測量精度高，線性度好，響應(yīng)速度快，電隔離性能好，它的工作原理是當(dāng)外電路供給其電流時(shí)，將產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的磁場，垂直穿過霍爾元件，同時(shí)在信號電壓輸出端有霍爾效應(yīng)電壓UH，線性輸出。其工作原理是 :光電碼盤 (如圖 310所示 )一側(cè)的兩個(gè)光敏管受另一側(cè)發(fā)光二極管的控制。 2)通過配置 T2CON寄存器，使通用定時(shí)器 T2工作在定向增 /減計(jì)數(shù)模式，時(shí)鐘源必須選擇正交編碼脈沖電路 QEP，并啟動定時(shí)器 T2。當(dāng)前常采用的逆 變管有絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、大功率晶體管 (GTR)、可關(guān)斷晶閘管 (GTO)以及大功率場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)等。該功率模塊特點(diǎn)如運(yùn)算放大器通過外部的電流傳感器提供模擬反饋下 : ● 輸出門極驅(qū)動電壓信號為 1020V； 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 43 ● 低電壓時(shí)封鎖所有的輸出通道； ● 過電流時(shí)封鎖六個(gè)驅(qū)動信號； ● 具有獨(dú)立的半橋臂驅(qū)動能力 。 (3) 限流電阻 RL與開關(guān) SL:由于儲能電容大，加之在接入電源時(shí)電容器兩端的電壓為零，故當(dāng)變 頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器 CF的充電電流很大，過大的沖擊電流將可能使整流橋的二極管損壞。每產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，對于 A、 B兩路信號來說，共產(chǎn)生 4個(gè)邊沿，每路信號有一個(gè)上升沿和一個(gè)下降沿。 T法是通過采用記時(shí)器記取光電碼盤的相鄰兩個(gè)速度脈沖間的時(shí)間間隔來計(jì)算速度。電流測量的方法有很多種，一種測量電流的河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 37 方法是使用簡單的、便宜的電阻器來進(jìn)行測量，當(dāng)然，這種測量方法比較復(fù)雜。非法地址引起的復(fù)位 。如果需要一個(gè)以上的等待狀態(tài)，就需要產(chǎn)生相應(yīng)的等待狀態(tài)邏輯。一般 DSP系統(tǒng)中經(jīng)常使用外部時(shí)鐘輸入，因?yàn)槭褂猛獠繒r(shí)鐘時(shí)，時(shí)鐘的精度高、穩(wěn)定性好、使用方便。事件管理器模塊適用于控制交流感應(yīng)電機(jī)、無刷直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、多極電機(jī)和逆變器。 TMS320LF240x 芯片 DSP是數(shù)字信號處理器 (Digital Signal Processor)的英文縮寫，是伴隨著微電子學(xué)、數(shù)字信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新器件。檢測電路采用了價(jià)格較低的電阻器和價(jià)格較高但性能好的電磁隔離式霍爾傳感器兩套電路來檢測永磁同步電機(jī)的相電流 ia, ib，送入 DSP進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換并作相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)控制算法 。 1 2 1 2121 2 1 21 2 1 2,T T T T TTTT T T T TT T T TT P W M???? ??若 則 、 保 持 不 變?nèi)?則 = ， =為 波 周 期 (3) 計(jì)算電壓空間矢量切換點(diǎn) TCm1,TCm2,TCm3 定義 : Ta=TT4T6/4 Tb=Ta十 T1/2 Tc=Tb +T2/2 則在不同的扇區(qū)內(nèi) TCm1,TCm2,TCm3根據(jù)下表進(jìn)行賦值 : 表 22切換點(diǎn)賦值表 TCm1,TCm2,TCm3 扇區(qū)號 錯(cuò)誤 !未找到引用源。由等式兩邊實(shí)部和虛部相等得 : 460 4 633c os si n | | | | /223 si n | | | | /r e f dr e f dT U T UT U T UT T T T????????????? ? ? 隨著參考電壓空間矢量 Uref可的長度增加，輸出電壓的基電壓幅值也線性增加，T4,T6也線性加大， TO逐漸減小，但是，要使合成矢量在線性區(qū)內(nèi)就必須滿足下列等式 : 46T T T?? 為使波形對稱，把每個(gè)矢量的作用時(shí)間都一分為二，同時(shí)把零矢量時(shí) 間等分給兩個(gè)零矢量 Uo和 U7。同時(shí)經(jīng)過坐標(biāo)變換，定子 反饋的三相電流變 id,iq，通過電流控制器使 id=0, iq與給定的 iq相等，電流控制器的輸出為 d， q軸的電壓經(jīng)坐標(biāo)變化變?yōu)棣?,β電壓，通過 SVPWM模塊輸出六路 PWM驅(qū)動 IGBT，產(chǎn)生可變頻率和幅值的三相正弦電流輸入電機(jī)定子。永磁同步電機(jī)矢量控制的實(shí)質(zhì)就是通過對定子電流的控制來實(shí)現(xiàn)交流永磁同步電動的的轉(zhuǎn)矩控制。 在基速以下恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行區(qū)中，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向的永磁同步電動機(jī)定子電流矢量位于 q軸，無 d軸分量，即定子電流全部用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，此時(shí)永磁同步電動機(jī)的電壓方程可寫為 : 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 18 0 0ds d qd S q qq rqe r qeiR P L LL R P L iiiTiT T BW r J PW r? ? ??? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ???? ????? ? ? ??????? ? ?其 中電 磁 轉(zhuǎn) 矩 方 程 為機(jī) 械 方 程 如 下V 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。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 )。 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。 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。 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。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(gè)單芯片式數(shù)字電機(jī)控制方案。 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。28 的高速鋼麻花鉆 1 精銑腰槽 6 T07 216。120 1400 50 5 4 鉆孔 T04 216。也要提高裝夾高度，并且要滿足垂直度和平行度要求。 零件的作用 題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。 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(gè)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。 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。 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。 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。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 。 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。提高了系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性與靈活性。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。一種是針對電流控制的滯環(huán)控制，一種是采用電壓控制。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。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。下圖是永磁同步電機(jī)的矢量控制原理圖。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。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。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。 ADCIN08， ADCIN09分別對相電流 ia,ib進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。它們能夠?qū)崿F(xiàn) :三相反相器控制 。 * 16位的串行外設(shè) (SPI)接口模塊。 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。 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。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。 LEM模塊使用方便，電流過載能力強(qiáng)，且整個(gè)傳感器已模塊化，套在被測母線上即可工作。 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(gè)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。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。 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。 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(gè)功率管。整流電路為 3