【正文】 轉(zhuǎn)過 60o 令轉(zhuǎn)向為逆時針旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)為 A、 B兩相導(dǎo)通 位置傳感器信號： S未遮，輸出高電平，持續(xù) 15o。 P被遮，輸出低電平，持續(xù) 30o。 定、轉(zhuǎn)子相對位置同位置 1， 60o一周期。 145 微特電機(jī) s P 正轉(zhuǎn)邏輯關(guān)系 逆時針旋轉(zhuǎn) S P 導(dǎo)通相 1 0 AB 0 0 BC 0 1 CD 1 1 DA 1 0 AB 146 微特電機(jī) 反轉(zhuǎn)邏輯關(guān)系 S P 導(dǎo)通相 0 0 AD 1 0 DC 1 1 CB 0 1 BA 0 0 AD 147 微特電機(jī) 3相 12/8極 SR電機(jī) 3相 12/8極 SR電機(jī)位置傳感器示意圖 三個光電開關(guān)依次相隔 15o安裝 產(chǎn)生占空比為 50%、依次相差 15176。 的三個信號合成六個不同狀態(tài)，代表電動機(jī)繞組不同參考位臵 148 微特電機(jī) 光耦輸出信號與轉(zhuǎn)子位置關(guān)系 149 微特電機(jī) 鎖相環(huán)原理 U i ( f i ) ( fo ) U e U 0 U d ( f o ) 輸出信號 壓控振蕩器 相位比較器 控制電壓 低通濾波器 誤差電壓 輸入信號 f i 相位比較器 低通濾波器 壓控振蕩器 分頻器 ( ? N ) f o = Nf i 150 微特電機(jī) 角度細(xì)分電路 (I) R5 R4 C4 + R7 R6 C3 S + 5V Q V IN 16 3 4 14 6 7 13 9 11 12 5 8 C D 4 0 4 6 C D 4 0 4 0 8 11 10 12 16 151 微特電機(jī) 角度細(xì)分電路 (II) 14 4 3 13 15 S 信號 6 7 3 0 0 p F 4046 10k ? 47k ? 1M ? 0 .2 2 ? F O U T1 C LK 1 8253 CS A 0 A1 D 0 ? D 7 WR RD 152 微特電機(jī) 軟件角度細(xì)分電路 (I) 8 8 P0 P P P P A L E RD WR M C U A1 A0 D0 ? D7 8253 C L K0 G A T E 0 P CS RD WR 373 154 I N T 1 測 S 、 P跳變 f0 153 微特電機(jī) 軟件角度細(xì)分電路 (II) C PU 8 0 C 1 9 6 K C HS I .0 HS I .1 S P 154 微特電機(jī) 速度檢測 一路轉(zhuǎn)子位置信號的頻率為 60nNf rp ?轉(zhuǎn)子位置檢測信號的頻率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，將測出的轉(zhuǎn)子位置信號的頻率經(jīng)過轉(zhuǎn)換即可得到轉(zhuǎn)速。由于 SRD系統(tǒng)位置檢測輸出信號為數(shù)字信號，故其轉(zhuǎn)速檢測不需要附加器件，十分簡單易行，且便于與計算機(jī)接口 。 155 微特電機(jī) 用 LM2907構(gòu)成的 F/V轉(zhuǎn)換電路 + R2 R1 + 1 5 V R3 R4 UCC C2 C1 + Uou t 充電泵 2 3 4 1 5 8 10 11 S LM 2 9 0 7 156 微特電機(jī) M法測速 與 T法測速 M法適用于高速運行時的測速，低速時測量精度較低。因為在 pN和 Tc相同的條件下，高轉(zhuǎn)速時 m1較大，量化誤差較小。 cN Tpmn 160?M法測速 fmT 2?T法測速 157 微特電機(jī) 定時器 計數(shù)器 總線 位置脈沖信號 M法測速原理圖 記數(shù)器 接口 總線 時鐘脈沖 位置脈沖信號 T法測速原理圖 158 微特電機(jī) M/T法測速 1260Nmfnpm?M/T法測速方案之一 D 觸發(fā)器 D CP Q T c HSO. 0 SP T d T c T d m 1 m 2 M/T法測速原理 159 微特電機(jī) 電流檢測 SR電動機(jī)電阻采樣電流檢測電路 R R 1 R 2 U o I L +U CC V 160 微特電機(jī) ＋ _ Uo Ui Uof f s e t is Re R1 R2 R3 Rf IL + 1 5 V 15V LEM 霍爾電流傳感器檢測電路 161 微特電機(jī) VT1 VT 3 VD3 VD1 VD2 VD4 VT2 VT4 + + US + U0 A B C D C2 C1 LEM1 LEM2 四相 SR電動機(jī)電流檢測 162 微特電機(jī) 三相 SR電動機(jī)電流檢測 + US VD1 VD4 VT1 VT4 VD2 VD5 VT2 VT5 VD3 VD6 VT3 VT6 A B C LEM 163 微特電機(jī) SRD控制系統(tǒng)原理及其實現(xiàn) SRD控制系統(tǒng)原理圖 S R M 功率 變換器 US + 位置 傳感器 轉(zhuǎn)速計算 邏輯控制 A S R 控制模式選擇 正反轉(zhuǎn)指令 ACR P W M 邏輯 “ 與 ” 放 大 驅(qū) 動 ? * ? + + T * i * i qon , qo f f 164 微特電機(jī) 基于單片機(jī)的 SRD控制系統(tǒng) 鍵盤電路 顯示電路 故障檢測電路 位置、速度信號檢測電路 E PR OM 和 E2PR OM 電路 晶振和復(fù)位 電路 電流斬波與過流保護(hù)電路 電流檢測電路 過電流保護(hù) 電路 相控信號 輸出電路 邏輯綜合電路 CPU (80C196KC) 功率變換器隔離驅(qū)動電路 HS I HS O PW M P0 A C H4 165 微特電機(jī) 基于 DSP的 SRD控制器 166 微特電機(jī) 基于 DSP的 SRD系統(tǒng)硬件介紹 1）控制器： TMS320F2407核心 實現(xiàn)數(shù)字控制 DSP 具 有 PWM發(fā)生單元，可產(chǎn)生 16路 PWM 信號 。 DSP最小系統(tǒng)還包括 32K的 16 位快速 RAM、 20MHz 時鐘電路、看門狗電路、電壓監(jiān)測及復(fù)位電路、與上位機(jī)進(jìn)行通信的 RS232 通信電路 。 給定速度通過 DSP的 ADC模塊輸入，實際速度由位置傳感器來檢測、通過捕獲單元輸入。 DSP利用 PI算法通過比較單元和 PWM發(fā)生單元輸出 PWM信號， PWM信號經(jīng)光電隔離輸入到功率器件的驅(qū)動電路，控制器件開、關(guān)，實現(xiàn) SRM閉環(huán)調(diào)速。 167 微特電機(jī) 基于 DSP的 SRD系統(tǒng)硬件介紹 2） 位置信號輸入電路 ： 光電傳感器反饋轉(zhuǎn)子位置信號。通過 F2407 的捕獲單元 (CAP1～ 4) 對脈沖信號進(jìn)行實時檢測來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位置信號的檢測。 3) 轉(zhuǎn)速計算： CAP 單元不僅能檢測信號的變化 ,而且還能記錄兩次信號變化的時間間隔 ， 由此可以確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置 ,并可計算出電機(jī)的實際運行速度 ， 進(jìn)而準(zhǔn)確地控制各相的開通和關(guān)斷 。 168 微特電機(jī) 基于 DSP的 SRD系統(tǒng)硬件介紹 4) 電流檢測電路 :使用磁場平衡式霍爾檢測器(LEM 模塊 ) 來檢測電機(jī)的三相電流。 LEM的輸出一方面輸入到 F240 的 A/D 轉(zhuǎn)換口 ,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后用以控制電流斬波限 。一方面輸入到保護(hù)電路 ,實現(xiàn)對功率變換器主開關(guān)的過流保護(hù)。 5) 鍵盤、顯示電路 :F240 有獨立的 I/O 空間和總 線。用 I/O 口組成矩陣式鍵盤 ,通過串行外設(shè)接口 (SPI)顯示運行狀態(tài)。 169 微特電機(jī) 控制策略 控制策略框圖 為簡化起見，采用 PID算法進(jìn)行速度閉環(huán)調(diào)節(jié)，由于 SR電機(jī)具有較好的動態(tài)性能，實際只需 PI調(diào)節(jié)。 170 微特電機(jī) 控制策略： 1）、雙閉環(huán) ：轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán) 速度反饋信號取自位置傳感器的轉(zhuǎn)子信號，被給定轉(zhuǎn)速相減后作為電流指令值 。 電流指令值與檢測到的實際電流值比較，形成電流偏差，控制 PWM信號的脈寬。 閉環(huán)調(diào)節(jié)： PID或模糊控制、 ANN控制等 2）、控制方式： 低速時，固定開關(guān)角，電流 PWM斬波 (CCC) 高速時 , 角度位置控制（ APC） +PWM控制 171 微特電機(jī) 初始化 _DS P 設(shè)置 _ 事件管理器初始化 _SR M 控制參數(shù)初始化 _ 使能中斷 _ 開始后臺程序運行 開始 執(zhí)行程序 ? 后臺程序 _ 速度估計 _ 可視化反饋 ? 定時器中斷 _ 電流控制 _ 位置估計 _ 角度估計 _ 換相控制 _ 速度控制 ? 捕獲中斷 _ 保存捕獲的數(shù)據(jù) _ 轉(zhuǎn)子位置測量值更新 _ 速度測量值更新 _ 角度測量值更新 控制軟件流程 172 微特電機(jī) 開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī) 位置檢測 功率變換器 SR 發(fā)電機(jī) 電流檢測 控制信號 控制器 電 源 電功率輸出 機(jī)械功率輸入 SRG系統(tǒng)組成 173 微特電機(jī) 開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī) 開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)與電動機(jī)相同，定子繞組同時兼有勵磁繞組和電樞繞組的功能。這種結(jié)構(gòu)決定了開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的勵磁和發(fā)電是分時的。在勵磁階段，相繞組有外電源供電，建立電流，并將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為磁場能；在發(fā)電階段，相繞組通過續(xù)流二極管把電能送給負(fù)載。 微特電機(jī) 174 雙開關(guān)型 SR發(fā)電機(jī)主電路 他勵式 175 微特電機(jī) 雙開關(guān)型 SR發(fā)電機(jī)主電路 自勵式 176 微特電機(jī) (a) 勵磁狀態(tài) (b) 發(fā)電狀態(tài) SR發(fā)電機(jī)一相繞組等效電路 177 微特電機(jī) 開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的典型相電流波形 178 微特電機(jī) 本章完 謝謝！