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小功率開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文(參考版)

2025-06-26 21:16本頁面
  

【正文】 最后要特別感謝我的父母,多年來他們無私的奉獻(xiàn)與關(guān)愛激勵我不斷進(jìn)步! 參考文獻(xiàn)[1]閻石,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),高等教育出版社,2007.[2]詹瓊?cè)A,開關(guān)磁阻電動機,華中理工大學(xué)出版社,1991.[3]湯蘊璆,史乃,電機學(xué),機械工業(yè)出版社,2000.[4]王兆安,黃俊, 電力電子技術(shù),機械工業(yè)出版社,2008.[5]化成英,童詩白,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),高等教育出版社,2006.[6]張愛玲,李嵐,梅麗鳳,電力拖動與控制,機械工業(yè)出版社,2003.[7]王宏華,開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng),電氣自動化,1995.[8]王振民,開關(guān)磁阻電動機的研究,煤炭科學(xué)報,1992.[9]王振民,郝潤科,溫景國,SR電機的自然機械特性,煤炭科學(xué)報1995.[10]王振民,溫景國,開關(guān)磁阻電機的發(fā)展,電世界,1997.[11]張穎光,楊光,單片頻率電壓集成轉(zhuǎn)換器LM2917及其應(yīng)用,國外電子元器件,2007.[12]陳鳴,周毅人,基于TL494的PWM直流伺服控制系統(tǒng),電器技術(shù),2006.[13]王亞君,電壓驅(qū)動型脈寬調(diào)速控制器件TL494特性研究,沈陽師范大學(xué)學(xué)報,2003.[14]劉丹等,一種基于TL494的PWM控制技術(shù),通信電源技術(shù),2007年第24卷第26期.[15]劉寶成,裴志利,用TL494實現(xiàn)單回路控制器,電子技術(shù)應(yīng)用,2002年第11期.[16]郝樹人,申紅燕,張有明,SRD的PWM調(diào)壓調(diào)速,太原理工大學(xué)學(xué)報,2000.[17]王富林,張奕黃,TL494在開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用,機床電器,2004.[18]王磊,梁正峰,三相開關(guān)磁阻電動機PWM控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn),同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,2000.[19]董亮,王艷,李彩虹,一種小功率開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計,微電機,2009年第42卷第3期.[20]張國棟,TL494的功能和檢測方法,中國教育技術(shù)裝備,2003.[21]孫繼峰,開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與研究,碩士學(xué)位論文,山東大學(xué),2006. [22]王金麗,開關(guān)磁阻電動機控制器的研究,碩士學(xué)位論文,中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.[23]張啟元,開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)研究,碩士學(xué)位論文,哈爾濱工程大學(xué),2007.[24]楊勇,開關(guān)磁阻電動機新型控制系統(tǒng)的研究,碩士學(xué)位論文,太原理工大學(xué),2006.。王老師廣博深厚的知識,嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度和峰持不懈的鉆研精神給了我極大的影響,給我留下了深刻的印象,鞭策我在今后的人生道路上始終以實事求是和兢兢業(yè)業(yè)的態(tài)度對待學(xué)習(xí)和工作。致謝本文的編寫工作是在我的老師王振民教授悉心指導(dǎo)下完成的。2)SRD系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng),只有采用整體的設(shè)計方法,才能不斷完善對SRM的控制,因而加強對開關(guān)磁阻電機本體的研究,從SR電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計入手,合理設(shè)計磁場結(jié)構(gòu)、優(yōu)化對SRM的控制。在設(shè)計的過程中,收集和參考了大量的資料,并結(jié)合當(dāng)前的設(shè)計要求合理地選取了小功率電動機的控制系統(tǒng),大大提高了自己的自學(xué)和實踐能力。2)充分學(xué)習(xí)并利用了TL494的控制功能,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高,大大減小了控制器的體積和重量。在這種連接方式下,只有高位是零,而且被熄滅情況下,低位才有滅零輸入信號。圖513(b)給出了滅零控制的鏈接方法。圖513(a)給出了用7448驅(qū)動BS201A半導(dǎo)體數(shù)碼管的連接方法。(a) (b)圖 512 半導(dǎo)體數(shù)碼管BS201A的(a)外形圖 (b)等效電路這種數(shù)碼管的每個線段都是一個發(fā)光二極管(LED),因此也將它稱為LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。常見的七段字符顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示器兩種。為了能以十進(jìn)制數(shù)碼直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù),目前廣泛使用了七段字符顯示器,或稱為七段數(shù)碼管。該端主要用于顯示多位數(shù)字時,多個譯碼器之間的連接。BI/RBO作為輸出使用時,受控于LT和RBI。4. 動態(tài)滅零輸出RBO此時BI/RBO是輸出端,且RBO=0。有時候轉(zhuǎn)速不到四位顯示時,如500轉(zhuǎn)時,顯示的是0500,這時候不希望顯示第一位的0,就需要利用動態(tài)滅零輸入RBT,當(dāng)LT=1,RBI=0且輸入代碼DCBA=0000時,各段輸出a~g均為低電平,與BCD碼相應(yīng)的字形“”熄滅,故稱“滅零”。該輸入端常用于檢查7488本身及顯示器的好壞。當(dāng)BI/RBO作輸入使用且BI=0時,無論其它輸入端是什么電平,所有各段輸入a~g均為0,所以字形熄滅。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個輔助控制端,以增強器件的功能。則根據(jù)顯示字形的要求便得到表52所示的真值表。 7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效,用以驅(qū)動共陰極顯示器。我們在設(shè)計中選用7448七段顯示譯碼器。 7448七段顯示譯碼器 半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示器都可以用TTL或CMOS集成電路直接驅(qū)動??芍@16位輸出中,每4位輸出之間相隔10進(jìn)制。在每次轉(zhuǎn)換完成以后,用轉(zhuǎn)化控制信號Vl的下降沿將計數(shù)器輸出的數(shù)字置入輸出寄存器中,而以寄存器的狀態(tài)作為最終的輸出信號。因為在轉(zhuǎn)換過程中計數(shù)器中的數(shù)字不停地在變化,所以不宜將計數(shù)器的狀態(tài)直接作為輸出信號。當(dāng)Vo增至Vo=Vi時,比較器的輸出電壓變成VB=0,將門G封鎖,計數(shù)器停止計數(shù)。當(dāng)Vl變成高電平時開始轉(zhuǎn)換,脈沖源發(fā)出的脈沖經(jīng)過G加到計數(shù)器的時鐘信號輸入端CLK,計數(shù)器開始做加法計數(shù)。這時門G被封鎖,計數(shù)器不工作。轉(zhuǎn)換電路由比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、計數(shù)器、脈沖源、控制門G以及輸出寄存器等幾部分組成。我們這里采用反饋比較型A/D轉(zhuǎn)換器中常用的計數(shù)型方案。將這個模擬電壓和輸入的模擬電壓信號相比較。 顯示電路 反饋比較型A/D轉(zhuǎn)換器反饋比較型A/D轉(zhuǎn)換器是一種直接A/D轉(zhuǎn)換器。由上式可見,U0除與f有關(guān)之外,還與電源電壓UCC、充電泵時間常數(shù)τ關(guān)。0~10V直流電壓表并聯(lián)在R2兩端,用來指示被測頻率值。+12V電源經(jīng)過R二極管VD分壓后,向比較器A1的反相輸入端提供+0.6V的參考電壓。被測頻率信號,經(jīng)過電位器RP接 圖510 頻壓轉(zhuǎn)換器接線圖LM2917的第1腳。而電容C2的值取決于紋波電壓的大小和實際應(yīng)用中需要的響應(yīng)時間。R1 finC1在充電泵把從輸入級來的頻率轉(zhuǎn)換為直流電壓時,此變換需外接定時電容C1和輸出電阻R1以及積分電容或濾波電容C2,當(dāng)輸入級的輸出改變狀態(tài)時(這種情況可能發(fā)生在由于輸入端上有合適的過零電壓或差分輸入電壓時),定時電容在電壓差為Vcc/2的兩電壓值之間被線性地充電或放電,在輸入頻率信號的半周期中,定時電容上的電荷變化量為C1當(dāng)然為了使輸入在高于地電壓時具有共模電壓,沒有使用輸入保護(hù)電路,但輸入端電壓電平不能超出電源電壓范圍。輸出晶體管的集電極電位可高于VCC,允許的最大電壓VCE為28V。LM2917的主要電性能參數(shù)如表1所列表52 LM2917的相關(guān)參數(shù) LM2917的工作原理圖59 LM2917的原理框圖圖59所示為LM2917的原理框圖,各引腳功能如下:1腳和11腳為運算放大器/比較器的輸入端; 2腳接充電泵的定時電容; 3腳連接充電泵的輸出電阻和積分電容; 4腳和10腳為運算放大器的輸入端; 5腳為輸出,取自輸出晶體管的發(fā)射極; 6,7,13,14腳未用; 8腳為輸出晶體管的集電極,一般接電源; 9腳為正電源端; 12腳為負(fù)電源端,一般接地。%; (9)以地為參考的轉(zhuǎn)速計具有完全的保護(hù)電路,不會受高于VCC值或低于地參考 輸入的損傷。在零頻率輸入時,LM2917的輸出邏輯擺幅為零。內(nèi)含的轉(zhuǎn)速計使用充電泵技術(shù),對低紋波具有頻率倍增功能。(a)(b)圖58 正反轉(zhuǎn)控制電路這樣的控制線路比較完善,既能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制,又能保證安全可靠的工作,應(yīng)用非常廣泛。圖58中(a)采用復(fù)合按鈕實現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)控制,構(gòu)成了既有繼電器互鎖又有復(fù)合按鈕互鎖的雙重互鎖可控制線路。可依上表寫出A,B,C相通電與E,F,Q,S的邏輯關(guān)系式,如下: (52) 邏輯電路可用圖57門電路實現(xiàn):圖57 邏輯電路Q,S兩信號起控制電機正反轉(zhuǎn)的作用,要求正轉(zhuǎn)時Q輸入高電平,S輸入低電平;反轉(zhuǎn)時相反。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)向不同時,兩個光電傳感元件輸出波形的相互關(guān)系是不同的,當(dāng)轉(zhuǎn)換順序為011110時為正轉(zhuǎn),當(dāng)轉(zhuǎn)換順序為101101時為反轉(zhuǎn)。該狀態(tài)數(shù)與電動機繞組的相數(shù)相同,每種狀態(tài)對應(yīng)的轉(zhuǎn)子角位移為30186。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時兩個光電傳感元件輸出的高低電平可視為二進(jìn)制邏輯信號,二路信號組合為而為二進(jìn)制信號,該信號有三種邏輯狀態(tài),為0110。圖中E和F是開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)子位置信號。且此時定轉(zhuǎn)子位置為圖56的零時刻定轉(zhuǎn)子位置。規(guī)定逆時針方向為正轉(zhuǎn)。 邏輯電路功率電路的主開關(guān)由TL494芯片控制,而三相上的三個開關(guān)則由邏輯電路控制,能否正確地給各相繞組通電、斷電,是開關(guān)磁阻電動機運行控制的關(guān)鍵。當(dāng)反饋信號小于設(shè)定值時,上述控制過程相反。具體工作過程為:當(dāng)反饋轉(zhuǎn)速信號大于給定值時,通過TL494的脈寬調(diào)制作用,其9腳與10腳并聯(lián)輸出信號的脈寬減小,這個輸出信號再經(jīng)整流濾波電路及隔離與放大輸出電路,使最后輸出的直流控制信號的電壓相應(yīng)下降。RR12和C5組成了相位校正和增益控制網(wǎng)絡(luò)。在本控制器中只用到了TL494的誤差放大器1,故將誤差放大器2的16腳接地、15腳接高電平。R1R20這兩個限流隔離電阻必不可少。在有源簡單二階低通濾波電路與誤差放大器1同相輸入端IN+之間接有10K歐的限流隔離電阻。圖53 TL494脈沖控制波形圖用TL494實現(xiàn)的單回路控制的電路原理圖如圖54所示圖54 TL494接線圖兩個運算放大器IC1A、IC1B都接成有源簡單二階低通濾波電路,分別作為反饋信號輸入和設(shè)定信號輸入的處理電路。脈沖寬度電壓可由3腳直接送入的電壓來控制,也可分別從兩個誤差放大器的輸入端送入,通過比較放大,經(jīng)隔離二極管輸入到PWM比較器的正相輸入端。該芯片具有能夠任意調(diào)節(jié)死區(qū)時間、驅(qū)動能力強、性能穩(wěn)定等特點。2, 作為顯示電路的輸入信號,經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器和譯碼器后送入LED顯示器,能即時顯示電動機轉(zhuǎn)速。NMOS并不需要這個特性,可以通過前置一個反相器來解決?! ?,gate電壓的峰值限制  4,輸入和輸出的電流限制  5,通過使用合適的電阻,可以達(dá)到很低
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