【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(gè)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(shí)為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時(shí)，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(zhǔn)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(shí)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(yīng)快速、穩(wěn)態(tài)、動(dòng)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(jì)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋。電容Ｃ2的值取決于紋波電壓的大小和實(shí)際應(yīng)用中所需要的響應(yīng)時(shí)間。只要通過檢測傳感器的頻率就可檢測出電機(jī)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(shí)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(shí)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(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，將霍爾元件與半導(dǎo)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(jì)法等。由以上分析可知，要知道電機(jī)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(jī)的固有參數(shù)，認(rèn)為是可知的，由式 （3－10）可知，若連續(xù)得到某時(shí)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(jī)為例，電機(jī)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(dòng)機(jī)要實(shí)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(jī)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(jì)好的系統(tǒng)參數(shù)，通過對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)是否符合電動(dòng)小車的要求 位置檢測 置傳感器在無刷直流電動(dòng)機(jī)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(gè)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(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)的控制對象。、③ 忽略反電勢影響的條件忽略反電動(dòng)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(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。 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(gè)部分分別有模擬電路和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。根據(jù)電動(dòng)小車的工作特點(diǎn)，要求啟動(dòng)時(shí)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(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器選擇能夠使系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)過程慢。運(yùn)動(dòng)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(jī)控制原理圖 圖23無刷直流電機(jī)反電勢、相電流及功率管導(dǎo)通時(shí)序圖 控制方案電機(jī)采用有傳感器的無刷電機(jī)。無刷直流電機(jī)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(dāng)其過零時(shí)，轉(zhuǎn)子直軸與該相繞組重合，延時(shí)300電角度依照開通順序進(jìn)行換相?？梢钥闯?，導(dǎo)通相電流大小相等，方向相反，非導(dǎo)通相電流為零。由于采用兩兩導(dǎo)通方式，所以每次只有兩相導(dǎo)通，一相截止。三相橋式星形結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)在任意時(shí)刻有兩相繞組導(dǎo)通，第三相繞組處于懸空狀態(tài)。本論文的樣機(jī)即采用三相橋式星形結(jié)構(gòu)的電機(jī)，下面就以此類電機(jī)為例來說明永磁無刷直流電機(jī)的工作原理。 直流無刷電機(jī)的控制原理永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)按控制電路分有橋式和非橋式兩種，按電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)來分有星形和三角型兩種方式。驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；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(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。同時(shí)具有體積小,重量輕,可做成各種體積形狀,是當(dāng)今最高效率的調(diào)速電機(jī),與傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)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(jī)的所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又解決了直流電機(jī)碳刷滑環(huán)的缺點(diǎn),數(shù)字式控制,是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)。MotorDirect電機(jī)的額定值為 ： 無刷直流電機(jī)的介紹、結(jié)構(gòu)及工作原理 直流無刷電機(jī)的介紹無刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性,同時(shí)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(dòng)小車的各種啟動(dòng)制動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)要求啟動(dòng)快、制動(dòng)快，在不同的情況下，分別運(yùn)行在恒功率和恒轉(zhuǎn)矩兩種不同的運(yùn)行方式下。在選擇電動(dòng)小車用永磁 電機(jī)時(shí)，必須考慮二點(diǎn) ：第一是電機(jī)最高工作溫度。特別在電機(jī)運(yùn)行在負(fù)載溫升時(shí)，隨著工作溫度的升高，這種去磁作用就越大。這樣電機(jī)啟、制動(dòng)過程中會(huì)使電機(jī)電流過大，故在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)要設(shè)計(jì)電機(jī)的過電流保護(hù)，以免使電機(jī)由于電流過大無法正常工作。我國是世界公認(rèn)的稀土資源大國和稀土產(chǎn)品的制造強(qiáng)國，得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢特別是電機(jī)性能國際市場價(jià)格昂貴的 BLDC（無刷直流永磁電機(jī)）系統(tǒng)在中國企業(yè)得到廣泛應(yīng)用在電池技術(shù)和電機(jī)技術(shù)方面都有了很大的進(jìn)展，電動(dòng)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(jìn)步主要體現(xiàn)在蓄電池壽命和容量提高了35%，電機(jī)從單一的有刷有齒電機(jī)發(fā)展成為無刷高效電機(jī)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