【正文】 ，其上加0～%線性變化到100%；6腳分別用于外接振蕩電阻和振蕩電容，所接的振蕩電阻和電容決定了震蕩器產(chǎn)生鋸齒波的頻率；7腳為接地端；9腳和110腳分別為TL494內(nèi)部兩個末級輸出三極管集電極和發(fā)射極；12腳為電源供電端；13腳為輸出控制端，該腳接地時為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時，兩路輸出分別由觸發(fā)器Q和端控制，形成雙輸出方式，即為推挽輸出方式；14腳為5V基準電壓輸出端，最大輸出電流10mA；116腳是誤差放大器II的反相和同相輸入端。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖41所示。4 系統(tǒng)電路圖 PWM生成電路及電流調(diào)節(jié)器PWM生成及電流調(diào)節(jié)器由TL494實現(xiàn)。PI調(diào)節(jié)器有較好的調(diào)節(jié)性能，使系統(tǒng)具有響應快速、穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能較好等性能。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器根據(jù)之前調(diào)節(jié)器的選擇和計算，本系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)采用PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器電路圖如下圖38所示。其中。 圖37 轉(zhuǎn)速檢測電路 本系統(tǒng)采用LM2907頻率/電壓轉(zhuǎn)換器，將霍爾傳感器脈沖頻率轉(zhuǎn)換成電壓反饋到轉(zhuǎn)速環(huán)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋。電容Ｃ2的值取決于紋波電壓的大小和實際應用中所需要的響應時間。只要通過檢測傳感器的頻率就可檢測出電機的轉(zhuǎn)速。圖35 轉(zhuǎn)子位置波形 轉(zhuǎn)速檢測 轉(zhuǎn)速檢測電路是通過LM2907頻壓轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的，LM2907為集成式頻率/電壓轉(zhuǎn)換器，是一種將頻率轉(zhuǎn)換成電壓的器件。將三只霍爾集成電路按相位差120186。霍爾傳感器產(chǎn)生的信號與PWM信號共同控制逆變器器件的開關(guān)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)的位置檢測電路如下圖34所示。隨著半導體集成技術(shù)的發(fā)展，將霍爾元件與半導體集成電路一起制作在同一塊N型硅外延片上，這就構(gòu)成了霍爾集成電路。 位置檢測電路 本系統(tǒng)采用霍爾傳感器檢測位置，霍爾集成電路內(nèi)部原理圖如下圖33所示。常見的間接位置檢測方法有反電勢法、電感法、續(xù)流二極管法和磁鏈估計法等。由以上分析可知，要知道電機的位置，需要知道電流電壓與磁極磁鏈的關(guān)系以及磁極磁鏈與轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系。上式中，凡是角度０的函數(shù)，式（ 3 － 9 ）通過變換可得：（310）由于電阻和電感是電機的固有參數(shù)，認為是可知的，由式 （3－10）可知，若連續(xù)得到某時刻的電流電壓值，則可得到三相的禮值，由禮就可得知0的范圍，即轉(zhuǎn)子的位置。 λ一一磁極磁鏈。 Ｌ，Ｍ　一一繞組自感和繞組間的互感。以三相橋式星形結(jié)構(gòu)無刷直流電機為例，電機的電壓平衡方程為：（39）式中 Va Vb Vc 一一繞組相電壓。 位置間接檢測原理永磁無刷直流電動機要實現(xiàn)閉環(huán)控制，必須知道轉(zhuǎn)子的位置信息，傳統(tǒng)的永磁無刷直流電機是以位置傳感器來獲得轉(zhuǎn)子的位置信號的。光電式位置傳感器性能比較穩(wěn)定、體積小、重量輕，但對環(huán)境要求較高。位置傳感器的種類比較多，可分為電磁式位置傳感器、光電式位置傳感器、磁敏式位置傳感器等。根據(jù)設(shè)計好的系統(tǒng)參數(shù)，通過對整個系統(tǒng)進行仿真，進一步驗證系統(tǒng)是否符合電動小車的要求 位置檢測 置傳感器在無刷直流電動機中起著檢測轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為功率開關(guān)電路提供正確的換相信息，即將轉(zhuǎn)子磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)位置信號處理電路處理后控制定子繞組換相。這樣，整個系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)就為典型II系統(tǒng)，系統(tǒng)的參數(shù)也就基本上確定下來。取，則 （35）系統(tǒng)按準則選擇ASR參數(shù)： 則 取 ，則 再根據(jù) ，得 （3） 校驗近似條件：① 電流環(huán)傳遞函數(shù)等效條件 （36）按準則設(shè)計時而 ② 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 （37）現(xiàn)在 滿足近似處理條件。轉(zhuǎn)速環(huán)的主要擾動為負載擾動，為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，則必須在擾動之前設(shè)置一個積分環(huán)節(jié)，于是應該按典型II系統(tǒng)設(shè)計轉(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，整個電流環(huán)等效成只有小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計在設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時，把電流環(huán)當作轉(zhuǎn)速內(nèi)環(huán)的一個環(huán)節(jié)，和其他環(huán)節(jié)一起構(gòu)成轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對象。、③ 忽略反電勢影響的條件忽略反電動勢影響的近似條件為，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)的動態(tài)性能指標和所需的截止頻率，在電動小車系統(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)驗取，所以 又由，故在根據(jù)濾波時間常數(shù)， 所以 （3） 校驗近似條件：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)先時間常數(shù)。（2）由控制對象的傳遞函數(shù)可知，為把電流環(huán)校正成典I系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器應該選擇PI調(diào)節(jié)器。從這一考慮出發(fā)，應該把電流環(huán)校正成典I系統(tǒng)。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 為了選擇電流調(diào)節(jié)器，首先面臨的問題是，應該決定把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。選擇逆變電路的時間常數(shù)放大倍數(shù)，電阻。 圖31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 由圖中可知忽略了反電勢作用的影響。系統(tǒng)的各個部分分別有模擬電路和數(shù)字電路實現(xiàn)。根據(jù)電動小車的工作特點，要求啟動時間短，工作過程轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，本系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，雙閉環(huán)系統(tǒng)可以對電流、轉(zhuǎn)速同時進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器選擇能夠使系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)性能都比較好的調(diào)節(jié)器。但是，系統(tǒng)對電源的變化沒有抗擾作用，而且系統(tǒng)啟動過程慢。運動控制系統(tǒng)包含單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 圖22 無刷直流電機控制原理圖 圖23無刷直流電機反電勢、相電流及功率管導通時序圖 控制方案電機采用有傳感器的無刷電機。無刷直流電機的反電勢過零法換相控制正是基于這種方法，即檢測斷開相的反電勢信號，當其過零時，轉(zhuǎn)子直軸與該相繞組重合，延時300電角度依照開通順序進行換相。可以看出，導通相電流大小相等，方向相反，非導通相電流為零。由于采用兩兩導通方式，所以每次只有兩相導通，一相截止。三相橋式星形結(jié)構(gòu)的無刷電機在任意時刻有兩相繞組導通，第三相繞組處于懸空狀態(tài)。本論文的樣機即采用三相橋式星形結(jié)構(gòu)的電機，下面就以此類電機為例來說明永磁無刷直流電機的工作原理。 直流無刷電機的控制原理永磁無刷直流電動機按控制電路分有橋式和非橋式兩種，按電機繞組結(jié)構(gòu)來分有星形和三角型兩種方式。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速。同步電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。同時具有體積小,重量輕,可做成各種體積形狀,是當今最高效率的調(diào)速電機,與傳統(tǒng)直流有刷電機比較,或與交流變頻調(diào)速比較均有更好的性能。產(chǎn)品性能超越傳統(tǒng)直流電機的所有優(yōu)點,同時又解決了直流電機碳刷滑環(huán)的缺點,數(shù)字式控制,是當今最理想的調(diào)速電機。MotorDirect電機的額定值為 ： 無刷直流電機的介紹、結(jié)構(gòu)及工作原理 直流無刷電機的介紹無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好。根據(jù)電動小車的各種啟動制動特點，設(shè)計的整個系統(tǒng)要求啟動快、制動快，在不同的情況下，分別運行在恒功率和恒轉(zhuǎn)矩兩種不同的運行方式下。在選擇電動小車用永磁 電機時，必須考慮二點 ：第一是電機最高工作溫度。特別在電機運行在負載溫升時，隨著工作溫度的升高，這種去磁作用就越大。這樣電機啟、制動過程中會使電機電流過大，故在設(shè)計控制系統(tǒng)時要設(shè)計電機的過電流保護，以免使電機由于電流過大無法正常工作。我國是世界公認的稀土資源大國和稀土產(chǎn)品的制造強國，得天獨厚的資源優(yōu)勢特別是電機性能國際市場價格昂貴的 BLDC（無刷直流永磁電機）系統(tǒng)在中國企業(yè)得到廣泛應用在電池技術(shù)和電機技術(shù)方面都有了很大的進展，電動車專用鉛酸電池在技術(shù)上的突破已經(jīng)領(lǐng)先國際。技術(shù)進步主要體現(xiàn)在蓄電池壽命和容量提高了35%，電機從單一的有刷有齒電機發(fā)展成為無刷高效電機為主流，壽命提高了5倍，效率提高了近30%。一些新的企業(yè)投資