【正文】 本設(shè)計(jì)中取 KD= UD=15V、 ID=3A、 n=3000r/min、 p=1， 變壓器漏電感量 LT（單位為 mH）可按下式計(jì)算 （ ） 式中 KT－計(jì)算系數(shù)，查表可得 Ush－變壓器的短路比，一般取 5~10。 電動(dòng)機(jī)電感量 LD（單位為 mH）可按下式計(jì)算： 3DDdDUL = K 1 02pnI ? （ ） 式中 UD、 ID、 n－直流電動(dòng)機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入； p－電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)； KD－計(jì)算系數(shù)。 平波電抗器的設(shè)計(jì) 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 LD，稱平波電抗器。 輸入濾波電容 C0的選型研究 當(dāng)交流電源停電或漏電一個(gè)周期波形時(shí)，一般希望整流輸出電壓能維持一定時(shí)間后再開始下降，取電源輸出的保持時(shí)間 td=10ms。 25 值電壓可達(dá) = 37V[8]。 一次、二次相電流 I I2的計(jì)算 由表查得 KI1 = ， KI2 = 考慮變壓器勵(lì)磁電流得： 變壓器容量的計(jì)算 S1=m1U1I1； （ ） S2=m2U2I2； （ ） S=1/2(S1+S2)； （ ） 式中 m m2 一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)； 由表查得 m1=3， m2=3 S1=m1U1I1=3380 =57 VA S2=m2U2I2=3 8 = VA S=1/2(S1+S2)=1/2（ 57+） = VA 二極管整流橋 VD1 VD6 的選擇 考慮到工廠的交流電電壓值變化較大，其上限值取 25V(1+5%)= ，其幅I1 d1 KI 0 .8 1 6 3I = 1 .0 5 = = 0 .0 5 AK 4 7 .5180。 裕量，則 B= cos α = 2 ( 1 ~ ) 15 ( 4 85 ) ~ 4U ? ? ? ? 取 U2=8 V。 在要求不高場(chǎng)合或近似估算時(shí)，可用下式計(jì)算，即： （ ） 式中 A理想情況下， α=0 176。選擇過大又會(huì)造成延遲角 α 加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。每位數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的二個(gè)鍵分別為增加鍵和減少鍵。 HD7279A 具有片選信號(hào)，可方便地實(shí)現(xiàn)多于 8 位的顯示或多于 64 鍵的鍵盤接口。 HD7279A 是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位共陰式數(shù)碼管（或 64位獨(dú)立 LED）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成 LED 顯示，鍵盤接口的全部功能。捕捉單元有兩種寄存器，一個(gè)是捕捉控制寄存器（ CAPCONA/B），另一個(gè)是捕捉 FIFO 狀態(tài)寄存器（ CAPFIFOA/B） 。頂層堆棧保存舊的計(jì)數(shù)值。 每個(gè)捕捉單元都有一個(gè) 2級(jí)先入先出（ FIFO）堆棧，分為頂層堆棧（ CAPxFIFO）和低層 堆棧（ CAPxFBOT）。 捕捉單元可用于測(cè)量捕捉引腳上輸入信號(hào)的兩個(gè)相鄰跳變間的時(shí)間間隔，因此可以測(cè)量輸入信號(hào)的頻率或周期。計(jì)數(shù)方向信號(hào)自動(dòng)地控制定時(shí)器 2 的計(jì)數(shù)方向，而計(jì)數(shù)方向引腳 TDIRA 這時(shí)不起作用。 編碼器接口電路利用輸入編碼脈沖的 4個(gè)邊沿加工成 4倍頻的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)和計(jì)數(shù)方向信號(hào)。編碼脈沖通過 2個(gè)引腳 QEP1/CAP1和 QEP2/CAP2輸入到芯片內(nèi)部。 TMS320LF2407A DSP 提供了與這種編碼器的接口電路。 比較單元受比較控制寄存器和比較方式寄存器控制，通過這些寄存器可以設(shè)置比較輸出是否允許、比較值和方式寄存器的重載條件、 PWM 引腳輸出方式等。 比較單元的操作功能與定時(shí)器 比較積存器的操作功能相似。每個(gè)比較單元都有一個(gè)比較寄存器 CMPRx，以及 2個(gè) PWM 輸出引腳。 通過配置 GPTCONA/B 寄存器中的相應(yīng)位來規(guī)定高有效、低有效、強(qiáng)制高、強(qiáng)制低，這樣就可以控制波形發(fā)生器的輸出，以生成不同類型功率設(shè)備所需的 PWM 波形，每個(gè)通用定時(shí)器都提供一個(gè)獨(dú)立的 PWM 輸出通道。利用這些操作模式可以產(chǎn)生周期可變和固定的各種鋸齒波及三角波。 每個(gè)通用定時(shí)器包括：一個(gè)可讀寫的 16位定時(shí)器增 /減計(jì)數(shù)器 TxCNT；一個(gè)可讀寫的 16位定時(shí)器比較寄存器 TxCMPR；一個(gè)可讀寫的 16 位定時(shí)器周期寄存器 C 2 xxD S P內(nèi)核D A RA N ( B 0 )256 字D A RA N ( B 1 )256 字D A RA N ( B 2 )32 字S A RA M 2 K 字P LL 時(shí)鐘10 BitA D C 具有雙排序器S CISPICA NWDF lash / RO M 32 字4 K / 12 K / 12 K / 4 K外部存儲(chǔ)器接口數(shù)字 I / O 與其他引腳共享J A TG 端口事件管理器 A 3 個(gè)捕獲輸入 6 個(gè)比較 / P WM 輸出2 個(gè)定時(shí)器 / P WM事件管理器 B 3 個(gè)捕獲輸入 6 個(gè)比較 / P WM 輸出2 個(gè)定時(shí)器 / P WM 22 TxPR；一個(gè)可讀寫 16位的定時(shí)器控制寄存器 TxCR；可選擇的內(nèi)部或外部時(shí)鐘；4可屏蔽中斷 —— 下溢、上溢、定時(shí)器比較和周期中斷。由于事件管理器 EVA和 EVB，結(jié)構(gòu)功能一樣，下面就只介紹一下管理器模塊 A（ EVA）的結(jié)構(gòu)功能。 其中，在這里特別說明一下事件 管理器， TMS320LF2407A 中的時(shí) 間管理器（ EV）是專門為電動(dòng)機(jī)控 制而設(shè)計(jì)的專用模塊。 外圍設(shè)備指的是 DSP芯片中集成的除內(nèi)核以外的功能模塊，習(xí)慣上稱之為外設(shè)。它包括了累器、狀態(tài)寄存器 S0 和 S中央算術(shù)邏輯單元 CALU、輔助寄存器、乘法器、移位器臨時(shí)寄 21 存器 T和乘積寄存器 P。其功能結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。這樣的結(jié)構(gòu)使取指令、執(zhí)行指令、數(shù)據(jù)傳送和外設(shè)控制可以并行進(jìn)行，因此可以擊打的提供工作速度。 TMS320LF2407 引腳介紹，此處只介紹與本設(shè)計(jì)相關(guān)的引腳。 （ 10） 很寬的工作溫度范圍，普通級(jí)： 40℃ ~85℃；特殊級(jí)： 40℃ ~125℃。 （ 8） 32 位累加器和 32 位中央算術(shù)邏輯單元（ CALU）； 16 位 16 位并行乘法器，可實(shí)現(xiàn)單指令周期的乘法運(yùn)算； 5 個(gè)外部中斷。 （ 6） 可編程看門狗定時(shí)器，保證程序運(yùn)行的安全性。 （ 4） 提供外擴(kuò)展 64K 字程序存儲(chǔ)器、 64K 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 64字 I/O 的能力。因而使該芯片可用于產(chǎn)品開發(fā)。 （ 2） 由于采用了 TMS320C2xx DSP CPU 內(nèi)核，因此保證了與 TMS320C24x 系列 DSP的代碼兼容性。單指令周期最短為25ns(40MHz),最高運(yùn)算速度可達(dá) 40MIPS，四級(jí)指令執(zhí)行流水線。 TMS320LF2407A DSP 有如下特點(diǎn)： （ 1） 由于采用了高性能的靜態(tài) CMOS 制造技術(shù)，因此給 DSP 具有低功耗和高 速度的特點(diǎn)。 C24xx 系列 DSP 兼容早期的 C24xx 系列 DSP。 TMS320LF2407A DSP 的結(jié)構(gòu)介紹 TMS329LF2407A DSP 屬于 TI 公司 TMS329C2020 系列定點(diǎn) DSP 中的 C24xx 產(chǎn)品系列。當(dāng)外加一級(jí)放大電路時(shí)，可驅(qū)動(dòng) 50A 以上各種型號(hào)的 GTR，應(yīng)用 十分靈活。本設(shè)計(jì)選用 M57215BL。 M57215 模塊實(shí)際上是一塊厚膜電路，內(nèi)部集成了包括光電耦合器在內(nèi)的 GTR 驅(qū)動(dòng)電路。 M57215 模塊是日本三菱公司較早推出的大功率三極管驅(qū)動(dòng)電路。 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用雙極式 H形可逆 PWM變換器控制電機(jī)。 ，額定輸出電流 50Ma，正好滿足設(shè)計(jì)要求，故選用該件。 CS50P 是閉環(huán)電流傳感器。 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 由霍爾電流傳感器 CS50P 和 I/V 變換電路組成。 綜上所述，本系統(tǒng)的速度測(cè)量采用數(shù)字 M/T 法測(cè)速。 由于 M/T 法的計(jì)數(shù)值 M1和 M2都隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，高速時(shí)，相當(dāng)于 M 法測(cè)速，最低速時(shí)， M1=1，自動(dòng)進(jìn)入 T 法測(cè)速。把 M法和 T 法結(jié)合 起來，既檢測(cè) Tc 時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù) M1，有檢測(cè)同一時(shí)間間隔的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) M2，用來計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱作 M/T法測(cè)速。在 T 法測(cè)速中，準(zhǔn)確的測(cè) 速160Mn=ZTc 18 時(shí)間 Tt是用所得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) M2計(jì)算出來的，即 Tt=M2/f0，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為： （ ） 高速時(shí) M2小，量化誤差大，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差減小，所以 T法測(cè)速適用于低速段。在編碼器兩個(gè)相鄰輸出脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)已知頻率為 f0的高頻時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由此來計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱為 T 法測(cè)速。所以 M法測(cè)速只適用于高速段。在習(xí)慣上，時(shí)間 Tc以秒為單位，而轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù) r/min 為單位，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： （ ） 在上式中 ,Z和 Tc均為常值 ,因此轉(zhuǎn)速 n 正比于脈沖個(gè)數(shù) M1。把 M1除 以 Tc就得到了旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的頻率 f1=M1/Tc,所以又稱頻率法。 （ 1） M 法測(cè)速。采用倍率電路可以有效地提高轉(zhuǎn)速分辨率，而不增加旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵數(shù)，一般多采用四倍頻電路 [3]。采用簡(jiǎn)單的鑒相電路就可以分辨出方 向。為了獲得轉(zhuǎn)速的方向，可增加一對(duì)發(fā)光與接收裝置，使兩對(duì)發(fā)光與接收裝置錯(cuò)開光柵節(jié)距的 1/4，則兩組脈沖序列 A 和 B的相位相差 90 o，如圖 。通過 光柵的作用，持續(xù)不斷地開發(fā)或封閉光通路，因此，在接收裝置的輸出端便得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比的方波脈沖序列，從而可以計(jì)算轉(zhuǎn)速。絕對(duì)式編碼器常用于檢測(cè)轉(zhuǎn)角，若需得到轉(zhuǎn)速信號(hào)，必須對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行微分處理。旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對(duì)式和增量式兩種。對(duì)于要求精度高、調(diào)速范圍大的系統(tǒng)，往往需要采用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，即數(shù)字測(cè)速。模擬測(cè)速一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。它還可以很容易地實(shí)現(xiàn)位置控制。用霍爾電流傳感器檢測(cè)電流變化，并通過 ADCIN00 引腳輸入給 DSP，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電流反饋信號(hào)。 直流電動(dòng)機(jī) DSP 控制和驅(qū)動(dòng)電路 圖 TMS320LF2407A DSP實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的控制和驅(qū)動(dòng)電路。 對(duì)于更大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在二極管整流器輸出端并接逆變器，把多余的能量逆變后回饋給電網(wǎng)。 而在大容量或負(fù)載有較大慣量的系統(tǒng)中，不可能只靠電容量來限制泵升電壓，這時(shí)，可以采用圖 中的整流電阻 Rb來消耗部分動(dòng)能。一般來說。但對(duì)于 PWM 變換器中的濾波電容器來說，具作用除濾波外，還有當(dāng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)吸收運(yùn)行系統(tǒng)動(dòng)能的作用。為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間串入限流電流 Ra（或電抗），合上電源后，延遲開關(guān)將 Ra短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。 15 MTU sU cR aR bVT 1VT 2VT 3+ +CVT 4VD 1VD 2VD 3VD 4DS P 控制VT bVD 1 VD 3 VD 5VD 4 VD 6 VD 2K圖 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖 PWM 變換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)不可控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用了電容 C濾波，以獲得恒定的直流電壓 U。 PWM 調(diào)速系統(tǒng)主電路 在文章的第 1章中，我已經(jīng)簡(jiǎn)明講述了調(diào)速系統(tǒng)的主電路主要由三相不可控整流電路和 PWM 變換器電路構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。由于在一個(gè) PWM 周期里電樞電壓經(jīng)歷了正反兩次變化，因此雙極性控制可逆 PWM變換器的輸出平均電壓 Ud計(jì)算公式為： ? ?2 1 2 1 , =o n o n o n o nd S s st T t t tU U U UT T T T???? ? ? ?? ? ? ? ? ?????? ? ? ? 其 中 () 由式（ ）可見，雙極性可逆 PWM 驅(qū)動(dòng)時(shí)，電樞繞組所受的平均電壓取 決于占空比 ρ 大小。使用時(shí)要注意加“死區(qū)”，避免同一橋