【導(dǎo)讀】國(guó)家也為職業(yè)教育提供了大量的資金及優(yōu)惠政策以鼓勵(lì)其發(fā)展，作為祖。業(yè)將在我們這一代人身上發(fā)展壯大并逐步縮小與歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。中得到老師及同學(xué)們的大力幫助，在此想他們表示衷心的感謝。題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。配液壓泵的一個(gè)腔體結(jié)構(gòu)用來(lái)儲(chǔ)存，輸入分配液壓油。工作中，零件內(nèi)表面要受到。該零件圖主要由平面、外輪廓、孔系、凸臺(tái)、腰槽等組成。部分分別為橢圓形和方形凸臺(tái)、腰形槽和Φ30H7的孔。其中凸臺(tái)輪廓曲線為非圓。在加工過(guò)程中要保證表面粗糙度要求。要提高裝夾高度，并且要滿足垂直度和平行度要求。到規(guī)定尺寸而要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行。②臺(tái)階面及其輪廓采用立銑刀加工，銑刀半徑只受輪廓最小曲率半徑限制。電力電子器件是組成大功率電子裝置的核心，對(duì)整個(gè)。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。IGBT電力電子器件發(fā)展至今，性能

　　

【正文】 。 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。在上電復(fù)位時(shí)，它可以產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 2OOmS的低電平復(fù)位信號(hào)足以滿足 2407的系統(tǒng)復(fù)位要求。它的輸出電流范圍從 0mA到 500mA，可提供 ，能夠滿足 DSP對(duì)供電電源的要求。此外它還集成有高精度的供電電壓監(jiān)視器，可以監(jiān)視調(diào)節(jié)器的輸出電壓，對(duì) DSP能起到保護(hù)作用。 控制系統(tǒng)采用開關(guān)電源供電，開關(guān)電源輸出的 5V直流電經(jīng) TPS7333變換后 成為系統(tǒng)需要的 。 圖 36手動(dòng)復(fù)位電路圖 在 TMS32OLF24O7中，有四種可能的原因會(huì)導(dǎo)致復(fù)位，即 :看門狗定時(shí)器復(fù)位 。軟件產(chǎn)生的復(fù)位 。非法地址引起的復(fù)位 。復(fù)位引腳有效。三個(gè)原因由內(nèi)部產(chǎn)生，另外一個(gè)是由受外部 引腳控制產(chǎn)生的。其中前復(fù)位引腳需要一個(gè)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(shí)別。復(fù)位 (硬件或軟件啟動(dòng) )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。復(fù)位操作保 證器件有一個(gè)有序的啟動(dòng)順序。圖 36所示的手動(dòng)復(fù)位電路，確保在系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)可方便地人工復(fù)位。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 36 JTAG 接口電路 JTAG目標(biāo)器件通過(guò)專用的仿真端口支持仿真，此端口由仿真器直接訪問(wèn)并提供仿真功能。 JTAG接口電路為仿真器與微機(jī)的接口電路，便于系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)試。在仿真器和 JTAG目標(biāo)系統(tǒng)之間提供高質(zhì)量的信號(hào)是極為重要的，用戶必須提供正確的信號(hào)緩沖，測(cè)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(hào)必須經(jīng)過(guò)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(hào)就不必經(jīng)過(guò)緩沖。因此論文只給出大于 6英寸時(shí)的仿真接口的連接圖如圖 37所示。仿真信號(hào) TMS、 TDI、 TDO、 TCK_RET通過(guò)同一個(gè)封裝內(nèi)的器件緩沖。 EMUO和 EMUI信號(hào)必須有上拉電阻連接到 VCC，以提供小于 10μ S的信號(hào)上升時(shí)間。 TMS和 TDI輸入緩沖器應(yīng)具有上拉電阻連接到 VCC，以便在未連接仿真器時(shí)這些信號(hào)保持在己知數(shù)值。 圖 TMS320LF2407與 JTAG接口電路 電流 /轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè) 電流檢測(cè) 電流檢測(cè)在永磁同步電機(jī)交流控制系統(tǒng)中，控制器需要及時(shí)準(zhǔn)確的知道繞組中實(shí)際電流的大小，以實(shí)現(xiàn)電流控制和電流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。電流采樣必須實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確可靠，這對(duì)實(shí)現(xiàn)控制性能是必須的。電流測(cè)量的方法有很多種，一種測(cè)量電流的河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 37 方法是使用簡(jiǎn)單的、便宜的電阻器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)然，這種測(cè)量方法比較復(fù)雜。然而，在一定的條件下，這種測(cè)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(cè)量的，如當(dāng)采用智能功率模塊 (IPM)組成逆變橋時(shí)，就沒(méi)法使用電阻器進(jìn)行相電流的測(cè)量。在本系統(tǒng)中采用電磁隔離霍爾元件進(jìn)行電流檢測(cè)。檢測(cè)電路如下 : 圖 38電流檢測(cè)電路 霍爾元件具有磁敏特性，即載流的霍爾材料在磁場(chǎng)中產(chǎn)生霍爾電勢(shì)?；魻栯娏鱾鞲衅魇悄壳捌毡椴捎玫碾娏鳈z測(cè)及過(guò)流保護(hù)元件，其特點(diǎn)是測(cè)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(chǎng)，垂直穿過(guò)霍爾元件，同時(shí)在信號(hào)電壓輸出端有霍爾效應(yīng)電壓UH，線性輸出。目前利用霍爾效應(yīng)檢測(cè)電流有直接檢測(cè)式霍爾電流傳感器和磁場(chǎng)平衡式霍爾電流傳感器 (LEM模塊 )。前者當(dāng)被檢測(cè)電流過(guò)大時(shí) ，為不使磁路飽和，保證測(cè)量的線性度，必須相應(yīng)增大鐵芯的截面積，這就造成檢測(cè)裝置的體積過(guò)大。而后者把互感器，磁放大器，霍爾元件和電子線路集成在一起，具有測(cè)量，反饋，保護(hù)三重功能 .我們采用后者。 LEM模塊通過(guò)磁場(chǎng)的補(bǔ)償，鐵芯內(nèi)的磁通保持為零，致使其尺寸和重量顯著減少。 LEM模塊使用方便，電流過(guò)載能力強(qiáng)，且整個(gè)傳感器已模塊化，套在被測(cè)母線上即可工作。其響應(yīng)速度可以達(dá)到 3微秒，響應(yīng)速度快，是理想的電流檢測(cè)方法。 由 LEM模塊檢測(cè)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。 位置、速度檢測(cè) 許多運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)都需要有正、反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，為了對(duì)位置、速度進(jìn)行控制，必須測(cè)試出當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)方向、位置和速度。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 38 現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的是采用脈沖編碼器作為檢測(cè)器件，與傳動(dòng)軸連接，它每轉(zhuǎn)動(dòng)一周便發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，微機(jī)通過(guò)對(duì)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率和周期進(jìn)行測(cè)量，即可以間接得到軸上的轉(zhuǎn)速，由于其有比較高的精度，通常應(yīng)用在高精度控制系統(tǒng)中。采用脈沖編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)速常用的方法有 :M法、 T法和 M/T法。 M法通過(guò)計(jì)數(shù)裝置記取規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)脈沖發(fā)生器輸出的脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算速度 .這一方法在低速時(shí)由于脈沖數(shù)少 而使得檢測(cè)精度降低。 T法是通過(guò)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(lái)計(jì)算速度。由于這種方式高速脈沖間隔極短會(huì)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。 M/T法原理見圖 39，設(shè)所用測(cè)速脈沖經(jīng)整形后每轉(zhuǎn) PN個(gè)脈沖在測(cè)速時(shí)間 Tc=Td+△ T時(shí)間內(nèi)，測(cè)速脈沖記數(shù)值為 m1，時(shí)間基準(zhǔn)脈沖為 m2， 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 1260 efNfmN pm? 其中， PN為電機(jī)每轉(zhuǎn)反饋脈沖個(gè)數(shù)， fc為時(shí)間基準(zhǔn)脈沖頻率 。 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(cè)速原理 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 39 對(duì)于交流永磁伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)，通常在電機(jī)內(nèi)嵌入光電編碼器用來(lái)進(jìn)行速度和位置的測(cè)量。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。 圖 310 增量式光電編碼器和正交編碼脈沖 (QEP)電路原理圖 在光電碼盤上均勻分布著 500個(gè)光電孔，當(dāng)光透過(guò)光電孔的時(shí)候，光敏管產(chǎn)生邏輯“ 1”的信號(hào) 。當(dāng)發(fā)光二極管被遮住的時(shí)候，光敏管產(chǎn)生邏輯“ 0”的信號(hào)。這樣，兩個(gè)光敏管會(huì)產(chǎn)生 A、 B兩路相位相差 900的正交信號(hào)。 TMS320LF2407 DSP控制器內(nèi)部的兩個(gè)事件管理模塊 (EVA、 EVB)各有一個(gè)正交編碼脈沖電路〔 QEP〕 ，本系統(tǒng)中使用 EVA 模塊的 QEP電路對(duì)電機(jī)光電編碼器脈沖進(jìn)行采集。 QEP電路可實(shí)現(xiàn)鑒相和 4倍頻功能，能自動(dòng)識(shí)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(hào) 4倍頻的脈沖信號(hào)，這為伺服控制的實(shí)現(xiàn)提供了方便。具體的說(shuō)， QEP單元能對(duì)輸入到CAPI/QEPI、 CAP2/QEP2引腳上兩路正交信號(hào)的上升沿和下降沿進(jìn)行捕獲，并根據(jù)兩路信號(hào)的相位關(guān)系自動(dòng)判斷電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并對(duì)捕獲的信號(hào)進(jìn)行加、減計(jì)數(shù)。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。電機(jī)的速度可由計(jì)數(shù)脈沖的頻率獲得。 這樣，將光電編碼器產(chǎn)生的 A、 B兩路信號(hào)分別接入 QEP的兩個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)呐渲?，就?以對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置信息進(jìn)行測(cè)量。事實(shí)上，經(jīng)過(guò)配置， LF2407的河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 40 通用寄存器 Timer2可自動(dòng)的對(duì) QEP的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 圖 31 正交編碼脈沖信號(hào)圖 對(duì)于我們所采用的帶有嵌入式光電編碼器的交流永磁伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)，它每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)光敏管就會(huì)產(chǎn)生 500個(gè)脈沖。每產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，對(duì)于 A、 B兩路信號(hào)來(lái)說(shuō)，共產(chǎn)生 4個(gè)邊沿，每路信號(hào)有一個(gè)上升沿和一個(gè)下降沿。正交脈沖編碼電路可對(duì)這兩路信號(hào)的邊沿進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)數(shù)，意味著電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周可檢測(cè)到 2021個(gè)邊沿信號(hào)，即產(chǎn)生 2021個(gè)脈沖。 QEP電路是通過(guò)檢測(cè) A、 B兩路 信號(hào)哪路超前，哪路滯后來(lái)確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的。 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。 2)通過(guò)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(dòng)定時(shí)器 T2。 3)將光電碼盤的兩路信號(hào)接至輸入引腳 CAP1/QEP1和 CAP2/QEP2上，配置 CAPC0N寄存器，啟動(dòng) QEP電路。 功率主回路設(shè)計(jì) 功率主回路是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)伺服電 機(jī)工作的強(qiáng)電電路，主要由整流電路、中間直流電路和逆變器三個(gè)環(huán)節(jié)組成，如圖 312所示。 直部分 (1) 整流電路 :采用二極管不可控整流橋 IB01將單相交流電流為固定的直流電。整流電路因變頻輸出功率大小不同而異，小功率的整流電路為單相全波整流橋 。功率較大河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)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。一般采用三相 38OV電源。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(guò)整流后的平均直流電壓 Ud的大小是 :Ud= U2=198V。 圖 312功率主回路電路圖 (2) 濾波電容 CF:整流電路輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波，這要通過(guò)濾波電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。濾波電容 CF的作用是 :除了穩(wěn)壓和濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路和逆變電路之間起去耦作用，以消除相互干擾，為感性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)提供必要的無(wú)功功率。因此，中間直流電路電容的容量必須較大，起儲(chǔ)能作用，所以該電容器又稱為儲(chǔ)能電容器。另外， 5OK的電阻在系統(tǒng)停止時(shí)為電容提供放電回路。 (3) 限流電阻 RL與開關(guān) SL:由于儲(chǔ)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(guò)大的沖擊電流將可能使整流橋的二極管損壞。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)。開關(guān) SL的功能是 :當(dāng) CF充電到一定程度時(shí)，令 SL接通，將 RL短路掉。 交部分 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 42 (1) 逆變橋 :采用六單元的 IGBT CPV363M4K模塊來(lái)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(gè)主電路的核心部分。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(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)等。 (2) 續(xù)流二極管 :在 IGBT模塊中，與每個(gè)逆變管反并接的續(xù)流二極管 DlD6的主要功能是 :為無(wú)功電流返回直流電源提供通道 。在逆變器工作的過(guò)程中，同一橋臂的兩個(gè)逆變管處于不停地交替導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)。在交替導(dǎo)通和關(guān)斷的換相過(guò)程中，也不時(shí)地需要 DlD6續(xù)流二極管提供通路。 另外，在逆變器兩個(gè)橋臂的下端各有一個(gè)電阻，此電阻是用來(lái)檢測(cè)相電流的電阻傳感器，考慮到電阻的損耗以及采樣檢測(cè)值大 小的問(wèn)題，我們通常取該電阻為 4OmΩ。 功率主回路是一 “交 直 交”變頻器，將工頻電源 (220V， 50Hz)通過(guò)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(guò) PWM信號(hào)的控制，將直流電逆變成頻率和電壓可變的交流電。 控制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 控制驅(qū)動(dòng)電路主要完成對(duì) PWM (Pulse Width Modulation)信號(hào)的功率放大，以及對(duì)逆變器功率管的驅(qū)動(dòng)功能。 本文中分別采用 SPWM技術(shù)和 SVPWM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)功率逆變，將由 TMS320LF2407 DSP芯片產(chǎn)生的 PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)功率驅(qū)動(dòng)模塊 IR2132進(jìn)行功率放大、然后驅(qū)動(dòng)三相逆變器的六個(gè)功率管。 功率驅(qū)動(dòng)模塊 IR2132 IR2132是高電壓、高速度，用來(lái)驅(qū)動(dòng) MOSFET、 IGBT的功率驅(qū)動(dòng)模塊，具有三個(gè)獨(dú)立的高電平、低電平輸出通道 。特有的 HVIC技術(shù)使得它堅(jiān)固耐用 。輸入邏輯與 5V的CMOS或 TTL兼容 。以地為參考的。該功率模塊特點(diǎn)如運(yùn)算放大器通過(guò)外部的電流傳感器提供模擬反饋下 : ● 輸出門極驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)為 1020V； 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 43 ● 低電壓時(shí)封鎖所有的輸出通道； ● 過(guò)電流時(shí)封鎖六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)； ● 具有獨(dú)立的半橋臂驅(qū)動(dòng)能力 。 ● 各通道的傳輸延時(shí)是匹配的。 IR2132的引腳如圖 313所示，引腳定義由表格 31給出 : 圖 313 功率驅(qū)動(dòng)模塊引腳圖 引腳 定義 門極驅(qū)動(dòng)信號(hào) HO1， 2， 3對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào) 門極驅(qū)