【正文】 35。取，則 （35）系統(tǒng)按準(zhǔn)則選擇ASR參數(shù)： 則 取 ，則 再根據(jù) ，得 （3） 校驗(yàn)近似條件：① 電流環(huán)傳遞函數(shù)等效條件 （36）按準(zhǔn)則設(shè)計(jì)時(shí)而 ② 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 （37）現(xiàn)在 滿足近似處理?xiàng)l件。轉(zhuǎn)速環(huán)的主要擾動(dòng)為負(fù)載擾動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，則必須在擾動(dòng)之前設(shè)置一個(gè)積分環(huán)節(jié)，于是應(yīng)該按典型II系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器了。求得電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)經(jīng)過近似處理后，得到，整個(gè)電流環(huán)等效成只有小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)，把電流環(huán)當(dāng)作轉(zhuǎn)速內(nèi)環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，和其他環(huán)節(jié)一起構(gòu)成轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對(duì)象。、③ 忽略反電勢(shì)影響的條件忽略反電動(dòng)勢(shì)影響的近似條件為，現(xiàn) 而電流環(huán)截止頻率 ，顯然滿足近似條件。PI調(diào)節(jié)器的比例放大倍數(shù)的選擇取決于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和所需的截止頻率，在電動(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。 圖32 PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： （31）式中電流調(diào)節(jié)器的比例放大倍數(shù)； 電流調(diào)節(jié)器的領(lǐng)先時(shí)間常數(shù)。（2）由控制對(duì)象的傳遞函數(shù)可知，為把電流環(huán)校正成典I系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器應(yīng)該選擇PI調(diào)節(jié)器。從這一考慮出發(fā)，應(yīng)該把電流環(huán)校正成典I系統(tǒng)。 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)。選擇逆變電路的時(shí)間常數(shù)放大倍數(shù)，電阻。謝謝他們給了我無私的愛，為我求學(xué)所付出的巨大犧牲和努力。同時(shí)也要感謝自己遇到困難的時(shí)候沒有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我遇到了非常多的問題，每次方老師都能夠給予及時(shí)的指導(dǎo)和解答，才能使我能夠順利的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，寫出畢業(yè)論文。 致 謝通過這幾個(gè)月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)大專生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。高速微處理器DSP器件以及專用控制芯片的出現(xiàn)，使得運(yùn)行速度和處理能力有了很大的提高。由于轉(zhuǎn)矩存在脈動(dòng)，使的無刷電機(jī)在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了限制，尤其是在直接驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)使的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制特性惡化，因此，消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)成為提高伺服性能的關(guān)鍵。這種無位置傳感器的無刷直流電機(jī)克服了一般位置無刷電機(jī)的啟動(dòng)和低速運(yùn)行問題，但該方法需要特殊電機(jī)，對(duì)電機(jī)的制作工藝提出了很高的要求。無刷電機(jī)有許多中不同的控制方法，通過研究對(duì)無刷電機(jī)的控制，使無刷電機(jī)的優(yōu)異性能得以發(fā)揮，會(huì)很大程度上促進(jìn)電動(dòng)小車的發(fā)展。無刷直流電機(jī)是一種新發(fā)展的，性能優(yōu)異的電機(jī)。本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，是針對(duì)無刷電機(jī)在電動(dòng)小車中的應(yīng)用，根據(jù)電動(dòng)小車的性能、工作特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的要求，來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。不管用什么元件控制無刷電機(jī)，其基本原理大體上都是相同的，都是采用電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，通過位置信號(hào)產(chǎn)生相導(dǎo)通信號(hào)，再加上PWM信號(hào)來控制逆變器的功率開關(guān)器件的開通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速的。但是這樣設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)也有許多不足之處，如沒有單片機(jī)控制的響應(yīng)速度快、精確性高等。制動(dòng)時(shí)按下制動(dòng)按扭，電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，這樣就可以使系統(tǒng)的制動(dòng)過程快，達(dá)到工業(yè)電動(dòng)小車的要求。電流調(diào)節(jié)器的輸出增加使的逆變器的輸出逐漸增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸增加，最后達(dá)到給定的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。轉(zhuǎn)速及電流調(diào)節(jié)器均有限幅值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定值，啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快達(dá)到限幅值，速度環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，ASR只是對(duì)電流調(diào)節(jié)器發(fā)出最大電流指令。表41 換相譯碼真值表傳感器輸入功率器件導(dǎo)通信號(hào)H1H2H3VF1VF3VF5VF4VF6VF2101100010100100001110010001010010100011001100001001010 系統(tǒng)整體電路圖 根據(jù)以上各個(gè)部分的介紹，把各個(gè)部分連接起來，在加上電流采樣電路、電壓采樣電路等一些電路就可以組成整個(gè)系統(tǒng)如下圖49（見下一頁(yè)）所示。由圖中可以看出，換相的控制電路是用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)子位置信號(hào)通過74LS138型38譯碼器后，再經(jīng)過74LS38和74LS09 兩片門電路邏輯分配來產(chǎn)生各相導(dǎo)通信號(hào)，最后各相導(dǎo)通信號(hào)和PWM信號(hào)一起，經(jīng)過綜合邏輯電路，由驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)的開關(guān)器件。要控制各相的導(dǎo)通，就要通過轉(zhuǎn)子的位置，來產(chǎn)生各相導(dǎo)通信號(hào)。當(dāng)逆變器同一橋臂上2個(gè)功率器件的輸入信號(hào)同時(shí)為高電平，則IR2130輸出的2路門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)全為低電平，從而可靠地避免橋臂直通現(xiàn)象發(fā)生本系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路圖如下圖47所示： 圖47 驅(qū)動(dòng)電路由于驅(qū)動(dòng)集成芯片內(nèi)部含有過流、欠壓等保護(hù)，故可使設(shè)計(jì)整個(gè)電路時(shí)不需專門設(shè)計(jì)保護(hù)電路，使整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠。直到故障清除后，在信號(hào)輸入端LIN1～LIN3同時(shí)被輸入高電平，才可以解除故障閉鎖狀態(tài)。同樣若發(fā)生IR2130的工作電源欠壓，則欠壓檢測(cè)器迅速翻轉(zhuǎn)， 也會(huì)進(jìn)行類似動(dòng)作。而驅(qū)動(dòng)上橋臂功率管的信號(hào)H1～H3 先經(jīng)集成于IR2130內(nèi)部的3個(gè)脈沖處理器和電平移位器中的自舉電路進(jìn)行電位變換， 變?yōu)?路電位懸浮的驅(qū)動(dòng)脈沖，再經(jīng)對(duì)應(yīng)的3路輸出鎖存器鎖存并經(jīng)嚴(yán)格的驅(qū)動(dòng)脈沖與否檢驗(yàn)之后，送到輸出驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功放后才加到被驅(qū)動(dòng)的功率管。除上述外，它內(nèi)部還集成有3個(gè)輸入信號(hào)處理器INPUT SIGNAL GENERATOR兩個(gè)脈沖處理和電平移位器PULSE GENERATOR LEVEL SHIFTER，3個(gè)上橋臂側(cè)功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)鎖存器LATCH，3個(gè)上橋臂側(cè)功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)與欠壓檢測(cè)器，U. V DETECTOR及6個(gè)低輸出阻抗MOS功率管驅(qū)動(dòng)器DRIVER和1個(gè)或門電路。、：芯片供電電源連接端，接電源，而接電源地。FAULT：過流、直通短路、過壓、欠壓保護(hù)輸出端，該端提供一個(gè)故障保護(hù)的指示信號(hào)。ITRIP：過流信號(hào)檢測(cè)輸入端，可通過輸入電流信號(hào)來完成過流或直通保護(hù)CA、CAO、：內(nèi)部放大器的反相端、輸出端和同相端，可用來完成電流信號(hào)檢測(cè)。 圖45IR2130的管腳圖VB1～VB3：是懸浮電源連接端，通過自舉電容為3個(gè)上橋臂功率管的驅(qū)動(dòng)器提供內(nèi)部懸浮電源，VS1～VC3是其對(duì)應(yīng)的懸浮電源地端。它自身工作和電源電壓的范圍較寬(3～20V)，在它的內(nèi)部還設(shè)計(jì)有與被驅(qū)動(dòng)的功率器件所通過的電流成線性關(guān)系的電流放大器，電路設(shè)計(jì)還保證了內(nèi)部的3個(gè)通道的高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器和低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器可單獨(dú)使用，亦可只用其內(nèi)部的3個(gè)低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器，并且輸入信號(hào)與TTL及COMS電平兼容。IR2130是美國(guó)國(guó)際整流器公司生產(chǎn)的專用驅(qū)動(dòng)芯片，］只需一個(gè)供電電源即可驅(qū)動(dòng)三相橋式逆變電路的6個(gè)功率開關(guān)器件，可以使整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單可靠。綜合邏輯電路圖如下圖44所示：圖44綜合邏輯電路 位置傳感器輸出和PWM信號(hào)經(jīng)與門疊加后，產(chǎn)生開關(guān)器件的導(dǎo)通信號(hào)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路IR2130來驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件。只有當(dāng)兩路信號(hào)全部為高電平時(shí)，與門的輸出才為高電平，即產(chǎn)生的信號(hào)是開關(guān)器件導(dǎo)通的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)表明，即可將PWM信號(hào)最大占空比擴(kuò)展到100%。而當(dāng)開關(guān)器件在4%T的時(shí)間內(nèi)還沒有完全關(guān)斷又強(qiáng)迫開通時(shí)，其損耗更為嚴(yán)重，甚至影響逆變器的安全。因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)突加給定時(shí)，若受控電流在一個(gè)脈沖周期內(nèi)不能跟蹤給定值，在電流上升過程中每個(gè)周期都有4%時(shí)間要強(qiáng)迫關(guān)斷。 作為電流調(diào)節(jié)器時(shí)，TL494的死區(qū)時(shí)間是不希望有的。 TL494內(nèi)部有兩個(gè)誤差放大器，利用誤差放大器1作為電流調(diào)節(jié)器，由2腳輸入電流給定信號(hào)，電流反饋信號(hào)由1腳輸入，在2腳和3腳之間接入阻容環(huán)節(jié)以構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，從而實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)。 下圖42是它的管腳圖圖42 TL494的管腳圖其中2腳是誤差放大器I的同相和反相輸入端；3腳是相位校正和增益控制；4腳為間歇期調(diào)理