基于DSP2407的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)1678

基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)DSP2407此文檔為格式，下載后可隨意編輯修改年月修訂基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)摘要本課題介紹了基于的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工作原理。文中重點(diǎn)分為系統(tǒng)文中首先對無刷直流電機(jī)的發(fā)展歷程、前景做了簡要闡述，介紹了它基本組成和工作原理，著重介紹了電機(jī)換相和對逆變橋路的邏輯控制過程。在認(rèn)識了電機(jī)工作原理和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，第三章詳細(xì)分析了控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)研究，對速度、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化，采用積分分離的控制算法以滿足無靜差平穩(wěn)調(diào)速的需求。硬件設(shè)計(jì)部同時(shí)，為了更好地理解本課題在實(shí)踐中應(yīng)用，設(shè)計(jì)過程中有幸到“蘇州博世技術(shù)中心有限公司”對基于控制器進(jìn)行研發(fā)測試，真正接觸到“無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)”基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯) 基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯) 基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)眾所周知，日常生活中直流電機(jī)因其良好的啟制動性能，大范圍內(nèi)平滑調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，但其電刷和換向器嚴(yán)重影響了它的性能(容量、速度等)，從而限制了它的發(fā)展空間；交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，適用特大容量、極高轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，但其啟。人們迫切希望能夠在保持直流電機(jī)良好性能的同時(shí)改善機(jī)械換相、電刷火花的影響。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是大功率電子器件的不斷更新，這個(gè)愿望逐漸得以實(shí)現(xiàn)。一種新型電機(jī)——無刷直流電機(jī)()進(jìn)入人們的視野，傳統(tǒng)的機(jī)械換相被電子換相所取代。以電動車()為例，其外轉(zhuǎn)子使用磁鋼片用來產(chǎn)生固定的磁場(傳統(tǒng)直流電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)可以說，無刷直流電機(jī)集直流電機(jī)、交流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)于一身，它最大的特長如下：剔除了轉(zhuǎn)磁場的永磁電動機(jī)，而°導(dǎo)通型正弦波驅(qū)動則為自控式永磁同步電機(jī)()。二者雖領(lǐng)域普遍家及日本還處于領(lǐng)先地位，尤其是美國的軍用和日本的民用遙遙領(lǐng)先中國，特別體現(xiàn)在控制動，換相等)，減小抑制。無霍爾傳感器相關(guān)技術(shù)本設(shè)計(jì)將著重介紹帶霍爾傳感器的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，因技術(shù)上的不完善和理論結(jié)基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)寸較小、工作環(huán)境惡劣時(shí)，使用位置傳感器的弊端就相當(dāng)明顯了，所以無位置傳感器控制系反電動勢過零點(diǎn)法：通過換相過程中，判斷即將導(dǎo)通那相反電勢過零點(diǎn)時(shí)刻(兩次換相之間)，過零點(diǎn)前后°(電角度)電樞繞組會分別進(jìn)行兩次換相。反電動勢三次諧波檢測法：將各相反電勢分解成基波和諧波之和，將三相電壓之和利，De(c)過零點(diǎn)，以此來判斷。2固定電壓的檢測方法：基本思路是采用線性電阻對電源母線電壓進(jìn)行分壓處理，形成。思無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動主要分為齒槽轉(zhuǎn)矩波動、換相轉(zhuǎn)矩波動，后者是電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動T=1(ei+ei+ei)=1i(ee)eWAABBCCWAABi=R(i+u+eABeBCBLMB03RC3RAB換相區(qū)間內(nèi)，關(guān)斷相電流呈指數(shù)衰減、開通電流指數(shù)呈指數(shù)上升，當(dāng)對應(yīng)功率BBCCCA大。大將槽繞組??傳統(tǒng)的重疊換相基礎(chǔ)上，引入定頻采樣電流調(diào)節(jié)技術(shù)，采用技術(shù)使得重疊時(shí)間由滯環(huán)電流法：在電流環(huán)中采用滯環(huán)電流調(diào)節(jié)器，當(dāng)實(shí)際電流的幅值小于滯環(huán)寬度下限基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)知換相轉(zhuǎn)矩正比于非換相相電流，利用滯環(huán)比較器使得非換相相電流實(shí)時(shí)跟蹤參考值，達(dá)到斬波法：使開關(guān)器件在斷開前、導(dǎo)通后進(jìn)行一定頻率斬波，控制換相過程中的端電壓，使得兩換相相電流上升、下降速率相等，補(bǔ)償總電流幅值的變化，從而抑制換相轉(zhuǎn)矩制：基本原則是保持非換相相電流恒定。高速區(qū)運(yùn)行時(shí)，關(guān)斷相下降速率快于開通相上升速率，造成非換相相電流凹陷，轉(zhuǎn)矩偏小。通過調(diào)節(jié)關(guān)斷相電流下降速率以保持非換相相電流恒定；低速區(qū)運(yùn)行時(shí)，關(guān)斷相下降速率低于開通相上升速率，造成非換相總體而言，我國研究起步于世紀(jì)年代，而微電子器件和電力電子器件早在刷直流電機(jī)加工工藝穩(wěn)定性、成熟度較國外廠家還有一定差距，有待進(jìn)一步提高?？刂葡到y(tǒng)方面，當(dāng)前，控制系統(tǒng)方面主要采用的控制器有：單片機(jī)、數(shù)字信號處理器、機(jī)專用控制集成電路，如美國和等公司開發(fā)的、無刷直流電機(jī)控制芯片和公司的無位置傳感器芯片。在工業(yè)和研人們的生活，其獨(dú)有的哈佛、多總線、流水正因如此，相關(guān)業(yè)內(nèi)專業(yè)研究人員紛紛投身于數(shù)字智能控制的無刷直流電機(jī)研究領(lǐng)域。具體應(yīng)用等方面還處于發(fā)展階段。但隨著科技日新月異，微控制器處理速度和儲存空間正在飛速發(fā)展，相信不久的將來高級智能化控制必將得以實(shí)現(xiàn)。本文針對在無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用趨勢，采用公司系列霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)判斷轉(zhuǎn)子位置，輸出控制信號，數(shù)字信號處理器通過控制信號生成相應(yīng)的波控制逆變橋路通斷，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟停、正反轉(zhuǎn)、制動等命令。通過驅(qū)動保護(hù)系統(tǒng)主程序、其它各模塊子程序的分析設(shè)計(jì)。輸出直流電源開輸出直流電源開關(guān)線路基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)無刷直流電機(jī)的工作原理和數(shù)學(xué)模型如圖所示為無刷直流電機(jī)()原理框圖，主要構(gòu)成部分有電動機(jī)()、霍爾位置傳感器()、電子開關(guān)三相逆變橋()。驅(qū)動電源部分由直流電源通過三相逆變橋輸出逆變橋輸出路電壓供電，霍爾位置傳感器實(shí)時(shí)檢測轉(zhuǎn)子位置并提供位位置傳感器三相電樞繞組定子和永磁體轉(zhuǎn)子構(gòu)成了無刷直流電機(jī)()的本體結(jié)構(gòu)組成如圖，與交流同步電機(jī)類似，的定子結(jié)構(gòu)分為星形連接(接)或封閉式連接(△接)，考慮到制造工藝和成本控制，日常應(yīng)用中三相對稱的星形連接比較常見。同時(shí)相較普通電機(jī)的繞組一般接定子側(cè)，更有利于散熱保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)模型就是按順序排列的磁鋼片，由永磁體、導(dǎo)磁體組成。主要作用是為了產(chǎn)生勵(lì)磁磁場，能夠和定子感生磁場作用拖動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，作用和構(gòu)成材料如下表所示。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子定子圖定子、轉(zhuǎn)子基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)表轉(zhuǎn)子組成器°，從而確定電樞磁場的磁狀態(tài)。由于霍爾磁敏傳感器具有質(zhì)量、體積小、制作成本低控制系統(tǒng)中。它們在圓周空間的配置有兩個(gè)方案：互相間隔°電角(電角度機(jī)械角度×極對數(shù))或互相間隔°電角。兩種方案輸出波形組合圖分別如圖所示。圖°°霍爾方波信號表°°序列間隔角度間隔角度ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ°°驅(qū)動控制電路一大特性：其導(dǎo)通順序和轉(zhuǎn)子換相轉(zhuǎn)角保持同步運(yùn)行，它將位置霍爾傳感器輸出的轉(zhuǎn)子位置信號進(jìn)行處理，按換相順序的要求輸出驅(qū)動信號，控制開關(guān)順序。起到電子換相的作用從而替代了普通的機(jī)械電刷。．控制電路基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)將霍爾位置傳感器輸出的控制信號如啟停、正反轉(zhuǎn)進(jìn)行邏輯整合，為驅(qū)動的電路的開斷提供驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)控制功能。調(diào)節(jié)占空比，產(chǎn)生相對應(yīng)的調(diào)制信號，可以滿足不同實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的電壓需求。對電機(jī)進(jìn)行速度、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。實(shí)現(xiàn)各種故障保護(hù)功能，如短路保護(hù)、過電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)等。驅(qū)動電路一般電力電子功率驅(qū)動電路主要用來連接系統(tǒng)主電路和控制電路，其組成一般包含如下在。通電時(shí)，感生磁場和轉(zhuǎn)子永磁體相互作用，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)?；魻杺鞲衅鹘邮沼来朋w磁場信號轉(zhuǎn)變成電信號，進(jìn)入功率管柵極控制逆變橋的導(dǎo)通順序，從而使定子繞組進(jìn)行換相改變相電通順序，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的感生磁場，控制電機(jī)按一定要求運(yùn)行。圖三相兩極無刷直流電機(jī)當(dāng)功率晶體管轉(zhuǎn)變成橋式逆變電路，電機(jī)條件不變，如圖所示，一般三相星形橋式的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系6統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)7V1V3VVABC圖全橋驅(qū)動模型圖表示在順時(shí)針和逆時(shí)針兩種情況下相電流不同時(shí)刻的流動方向，同一時(shí)刻的兩相導(dǎo)通表順時(shí)針驅(qū)動順序狀態(tài)順序Ⅰ霍爾器件輸入相電流ⅡⅢⅣⅤⅥ表逆時(shí)針驅(qū)動順序狀態(tài)順序Ⅰ霍爾器件輸入相電流ⅡⅢⅣⅤⅥ圖相電勢、相電流波形基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)圖電機(jī)不同轉(zhuǎn)向情況下電流流通方向同時(shí)導(dǎo)通，總共進(jìn)行次換相。每個(gè)功率管導(dǎo)通°角，每相維持導(dǎo)通°，順時(shí)針運(yùn)行相繞組T所示。相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)”力矩原理圖這種情況下產(chǎn)生的每一相反電勢和相電流如圖所示，反電勢為梯形方波，水平部分為°，每相間隔°。基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電機(jī)轉(zhuǎn)速匝數(shù)成正比，如式()：轉(zhuǎn)速；a—極弧系數(shù)。由式()可知，其他條件一定的情況下，可以通過改變繞組匝數(shù)進(jìn)diV=Ri+(LM)a+E+VaadtandiV=Ri+(LM)b+E+VbbdtbndiV=Ri+(LM)c+E+VccdtcnV、V、V—三相端電壓和中點(diǎn)電壓()；i、i、i—三相繞組電流()；R—電樞abcabb繞組電阻(Q)；L、M—電樞繞組電感、互感()；E、E和E—三相反電勢()；V—abcT=(Ei+Ei+Ei)weaabbccn ()T=2Pi=Ki()emATmTTT=Jdw+BWeLdteL基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)RRRL-ML-ML-M圖無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)等效電路4基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)研究基于的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖所示，其控制的核心為適的信號給驅(qū)動模塊，從而控制逆變橋運(yùn)轉(zhuǎn)。控制，最重要的是判斷電機(jī)的速度設(shè)定的速度比較，形成外環(huán)控制()；另一方面，通過電流采集電路經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊得實(shí)功率驅(qū)功率驅(qū)動電路控制器位置傳感器通過大學(xué)期間自動控制理論和電力拖動自動控制系統(tǒng)兩門功課的學(xué)習(xí)，我們知道雙閉環(huán)控制技術(shù)在控制技術(shù)方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，可以很好地實(shí)現(xiàn)：大范圍、小靜差率、同時(shí)具備良好的隨動性和抗干擾能力的調(diào)速方式。而這也正是無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)所要實(shí)電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，它能使電流跟隨輸出的電壓實(shí)時(shí)變化。此外，它對電網(wǎng)的波動起穩(wěn)轉(zhuǎn)換模塊得實(shí)時(shí)相電流，并與傳遞的電流值比較形成內(nèi)環(huán)()，實(shí)現(xiàn)對占空比進(jìn)基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)反反饋速度調(diào)節(jié)-參考電流速度反饋速度計(jì)算PWM調(diào)制位置檢測逆變電路電流V-調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的滯后超前()校正兼有二者的優(yōu)點(diǎn)：擁有超前校正的穩(wěn)定裕度，快速性、滯后校正的穩(wěn)態(tài)精度等而被長期青睞，使用調(diào)節(jié)可以全面提高系統(tǒng)的控制性能。原理如圖所示+++()+_被控對象()()圖控制系統(tǒng)框圖utKetjtetdtTdet)PTI0DdtPID比例環(huán)節(jié)的作用()PP基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)積分環(huán)節(jié)的作用()就會不斷增大。積分時(shí)間常數(shù)T越大，I微分環(huán)節(jié)的作用()由于微處理器的工作特性和電機(jī)控制可靠性的要求，連續(xù)型控制的適用范圍因PLTIjT」PIDj=0式中K─比例系數(shù)；K─積分系數(shù)；K─微分系數(shù)；─采樣周期；PIDe(k)─第次采樣周期時(shí)刻輸入的偏差值。kPID上式成為增量式算法，可將此進(jìn)一步改寫為：PTTPTPTIuk相比式()，式()最大優(yōu)點(diǎn)是無需進(jìn)行累加操作，最近的幾次采樣值可以決定控將環(huán)傳遞過來的電流參考值和電流采集電路的反饋值相比較，把二者的差值送入環(huán)然有益于系統(tǒng)的精確度能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差調(diào)速，但在啟動、停止或者出現(xiàn)較大偏差時(shí)，積分控之基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)①根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定一個(gè)閥值c。ekPIDj=0PDkPTPT ()PTTIPTPT式中U─電源電壓()；E─繞組反電動勢()；I─平均相電流()；r─繞組的平均電阻(Q)；編U─功率管飽和壓降()；橋式換相路線為2編U。當(dāng)電樞繞組或換相電路形式的不同，會使得繞組的反電勢表達(dá)式不相同，但無論哪種情e式中n代表的轉(zhuǎn)速()；K代表電動勢系數(shù)(e通過式()、式()可知：()基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)由式()可知，可以通過改變外加電壓U的大小來對進(jìn)行調(diào)速；當(dāng)U越大，電經(jīng)資料查閱和試驗(yàn)比較，可以利用變壓調(diào)速的方法進(jìn)行直流調(diào)速。改變輸入電壓有兩種、反應(yīng)慢，更多是采用調(diào)節(jié)電樞電壓的方法。以下種可控直流電源常用來調(diào)節(jié)電樞電壓：靜止式可控整流器，旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，直流斬波器或脈寬調(diào)制解調(diào)器()。本設(shè)計(jì)用到的脈寬調(diào)制技術(shù)基本原理是利用電力電子開關(guān)對恒定電源進(jìn)行脈寬調(diào)制，將其“分割”成若干份，從而產(chǎn)生信號，如圖所示。同時(shí)，利用“面積等效”原理，我們可以用波代替各種波形，方便系統(tǒng)進(jìn)行控制。+C+UgUd+TA-+TAMOTORSERVO圖調(diào)速控制原理圖圖輸入輸出波形基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)信號通過功率開關(guān)管的開通、關(guān)斷，按要求把直流電壓分割成若干脈沖電平，而調(diào)圖中，電壓脈沖序列U驅(qū)動功率開關(guān)管的導(dǎo)通關(guān)斷。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)平均電壓為：gg導(dǎo)通，電源電壓U加到電機(jī)電樞兩端；這樣，電動機(jī)兩端得到的U=tonU=pUdTSS ()由式()和T=t+t可知，有三種方法可以改變占空比的值：定寬調(diào)頻法、調(diào)寬onoff調(diào)頻法、定頻調(diào)寬法。第一第二種分別是僅改變t，t不變；僅改變t，t不變。它們共同之處在于都得改offononoff變控制脈沖周期，若控制不當(dāng)，容易引起系統(tǒng)不穩(wěn)定和振蕩。第三種方法同時(shí)改變t和t確onoff保周期不變，雖然控制起來略顯麻煩，但因其穩(wěn)定性能而被廣泛使用。，實(shí)現(xiàn)起來也較為簡單，所以本設(shè)計(jì)采用單斬控制方式。通過課程學(xué)習(xí)，我們知道一般而言控制技術(shù)有三種不同的方法：一般的脈寬調(diào)制技術(shù)()、正弦脈寬調(diào)制技術(shù)()和空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)()，下面進(jìn)行分析比表不同控制方法比較特點(diǎn)特點(diǎn)單極性非橋式你變電路或°導(dǎo)通型橋式逆變電路；一般情況下，一相或兩相輪流導(dǎo)通；轉(zhuǎn)子位置傳感器通常采用霍爾元器件；電機(jī)轉(zhuǎn)速一般不低于()；的電動機(jī)在電子換相過程中還會產(chǎn)生顯著地音頻噪聲。°導(dǎo)通型橋式逆變電路；轉(zhuǎn)子位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器或高精度庫編碼器；與一般的脈寬調(diào)制技術(shù)()相比較，性能、較低的力矩脈動。適用范圍步電機(jī)()不同控制方法(模式)一般脈寬調(diào)制技術(shù)()正弦脈寬調(diào)制)的的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)轉(zhuǎn)子位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器或高精空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)()步電機(jī)()電動機(jī)的氣隙內(nèi)產(chǎn)生更加圓形的旋轉(zhuǎn)磁精度更高、動態(tài)性能更好。而言，要產(chǎn)生一個(gè)波形，需要具備三個(gè)基本條件：第一為了控制，確定電平上、下跳，強(qiáng)制高低電平??。具體產(chǎn)生模塊將在第五章軟件模塊詳細(xì)基于基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件部分由微控制器處理電路、驅(qū)動控制電路、逆變橋路、光耦合隔離、保護(hù)電路等組成，本設(shè)計(jì)中采用公司的，它能夠高速進(jìn)行信號處理、數(shù)字控制功能，而且交交流電源電源模塊外部擴(kuò)展整流橋DSP2407信號調(diào)理PWM信號發(fā)生器液晶顯示控制轉(zhuǎn)子位置信號霍爾位置傳感器信號捕獲驅(qū)動電路逆變橋光耦合A/D本控制系統(tǒng)中，使用的微控制處理器是公司的。它是公司專門為逆工作電壓采用靜態(tài)技術(shù)。的執(zhí)行速度，較同類產(chǎn)品()端口)和的(單端口)；片外擴(kuò)展：分別為程序、數(shù)據(jù)存儲、有個(gè)復(fù)用或者可獨(dú)立編程的通用輸入輸出引腳。轉(zhuǎn)換時(shí)間為的，可用選擇觸發(fā)兩個(gè)通道出入或者一個(gè)通道輸入?？焖偻ㄐ拍K，如位串行外設(shè)，控制局域網(wǎng)()模塊。基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)所以為了匹配和系統(tǒng)穩(wěn)定性，需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路。常用的有兩種方法：一是直接用電阻分壓；二是采用穩(wěn)壓模塊。方案一由于會隨著負(fù)載的變化而出現(xiàn)振蕩波動，易受外界因素干擾，同時(shí)分壓電阻自身也會消耗部分能量，所以對于要求輸入電平嚴(yán)格的控制系統(tǒng)不予采用。方案二由于能夠生成足夠穩(wěn)定的電壓，性價(jià)比高，在眾多控制系統(tǒng)中廣為應(yīng)用，常用的輸出電流，輸出電壓從起調(diào)，輸入電壓最大可達(dá)，有能力為供電。電路圖如圖所示。電路中電容起去耦、補(bǔ)償?shù)皖l濾波的作用；電解電容起濾除紋波作用，二者均不可或缺。3VVINOUT2D圖電源轉(zhuǎn)換電路動(以時(shí)鐘為一個(gè)濾波模塊，通過查閱參數(shù)手冊確定鎖相環(huán)濾波器和之間的電阻電容參數(shù)，注意、必須為無極性電容，接電壓(旁路陶瓷電容取值~倍頻系數(shù)(~)，具體是利用寄存器的~位，通過軟件編寫來完成。基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)LATX2LATXFLPP2FLPPY1圖1時(shí)鐘振蕩電路23圖復(fù)位電路通道的位求設(shè)定好參考電壓，無需外部添加數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片器件。其輸入信號范圍~個(gè)二極管和電阻串聯(lián)，將電壓牽制在以下，起保護(hù)作用，如圖擴(kuò)展電路基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)大優(yōu)勢是其片內(nèi)擁有圖的轉(zhuǎn)換電路存儲器和數(shù)據(jù)程序，使用起來而非直接寫到中。所以為了避免重復(fù)調(diào)試和滿足存儲需求，我們需要對存儲空間這里我們選用型號為實(shí)現(xiàn)將其共用為數(shù)據(jù)和程序高被定義為程序空間，地址為~。的地址總線()對應(yīng)相連；高位使能和低位使能共地；OE、WE分別與01234501234567891012345DDDDDDDDDDDDDDD7891111123333378911111233333331234567890123456VC491CY7C10210012345012345678012345AAAAAAAAAAAAAAAEEEEEHEECWOBB543214MAR6VCC+5VDS13CE-RAM274HC08基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)TMS1TDI35+5TDO7TCK9片內(nèi)部測試TMSTRST+5VNOPINTCKGND2468從而大圖電路67CV1V3VVABC圖驅(qū)動電路如圖所示，主功率逆變橋路以“兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)”方式運(yùn)行(第二章已做詳細(xì)介紹)。正轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)通順序—————；反轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)通順序。序②使用專用的()智能功率模塊，不僅內(nèi)置驅(qū)動基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)二者相比較而言均適合作為無刷直流電機(jī)的驅(qū)動。若使用分立器件搭建，驅(qū)動電路簡單，成本也較低，任意一個(gè)器件損壞對其他模塊影響不大，獨(dú)立性好可隨時(shí)替換；而使用模塊，優(yōu)點(diǎn)在于其穩(wěn)定性、可靠性，但對模塊供電信號要求路非共地的直流穩(wěn)壓，這勢必造成多余能耗。同時(shí)，其獨(dú)立性較差，一旦內(nèi)部某一元件損毀則整個(gè)電路用第一種方案。作為電壓控制器件，相比普通電流控制器件，因其具有體積小、開關(guān)速制的。和小功率類似，功率也有分為溝道和溝道兩大類；二者的選源電壓時(shí)，選擇溝道，主要為了防止負(fù)載電流進(jìn)入柵極影響驅(qū)動控制。用過程中為滿足工藝要求，大部分功率都是增強(qiáng)型的。t在計(jì)算出最大電壓后，再留有~的裕量，就可以確定所需要的還可以再加上緩沖電路()來抑制電壓尖峰(第六章將會詳細(xì)介紹)。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用溝道增強(qiáng)型。由于電機(jī)額定電壓，限流(電圖結(jié)構(gòu)圖及封裝基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)表CC漏極擊穿電壓VD最大漏極電流IJ選用公司的芯片，最大能驅(qū)動的有一個(gè)電流放大器、電流比較器、電流前置電壓檢測器、一個(gè)鎖存邏輯以及一個(gè)故障邏輯處理單元、或門電路，同時(shí)還分別集成了高壓側(cè)驅(qū)動信號欠壓檢測器、輸入信號處理器各三個(gè)和個(gè)低阻抗輸出驅(qū)動器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖圖功能模塊圖基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)①利用自舉原理形成懸浮電源、地，六個(gè)②開關(guān)時(shí)間tt為，能產(chǎn)生互鎖延時(shí)死去信號防止功率開關(guān)管onoff直通損毀電路。③輸入信號與及兼容；內(nèi)部集成比較器和放大器，無需外加。CCSSCCSSHIN~HINLIN~LIN：驅(qū)動輸入端，低電平有效，通過光耦合電路接受來313HOLOVS驅(qū)動輸出端，把六路驅(qū)動信號加到逆變器對應(yīng)的功率管柵、X,X,壓信號)超過時(shí)將輸出端全部置為低電平，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能。信號的作用。 FAULT故障邏輯的輸出端，低電平有效。用于提供一個(gè)故障保護(hù)信號，當(dāng)電路發(fā)生欠、過壓，過流短路等問題時(shí)及時(shí)發(fā)出信號保護(hù)電路。表真值表HINHIN()LINHOLOXXXX接收到的路驅(qū)動信號經(jīng)輸入信號發(fā)生器處理轉(zhuǎn)變?yōu)槁份敵雒}沖： 驅(qū)動下橋臂功率管的信號~經(jīng)輸出驅(qū)動器功放后，直接轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲵?qū)動信號LO，驅(qū)動上橋臂功率管的信號~首先通過內(nèi)置的信號發(fā)生器后，傳遞進(jìn)行脈沖產(chǎn)生、電平移位形成路驅(qū)動脈沖。然后，經(jīng)過輸出鎖存和驅(qū)動檢驗(yàn)等操作后，在利用驅(qū)動 器進(jìn)行功率放大，最后成為加載到上橋臂柵極的輸出驅(qū)動信號HO，具體分析見?；诘臒o刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)圖典型應(yīng)用，所以上橋臂漏極接直流電正極；下橋臂源極與電源地之間連接一Q電流是因?yàn)槿绻苯域?qū)動的話，由于輸出阻抗較低，可能會引起射頻干擾，使得V倍以上)的電解電容與V相連達(dá)到快速自舉以及濾波穩(wěn)定的目的。同時(shí)，V與高邊懸浮SSCC電源端V~V，V通過快速恢復(fù)二極管D,D,D相連；高邊懸浮電源再和高邊懸浮地3b1b3CC4565767V~V通過自舉電容C,C,C對應(yīng)連接。SS345VV1V1V5U889D7D6DIODEAD5DIODEBCDIODEV4V6V2HIN2HO2HIN3HO3LIN1LO1LIN2LO2LIN3LO3Vb1FLTVb2ITPVb3CAOVsoCA-Vs1NCVs2NCVs3NC5050+C40.1圖原理圖最大優(yōu)勢在于擁有自舉電路，這里以V,V為例。當(dāng)V導(dǎo)通，當(dāng)V關(guān)斷時(shí)V5225CC35基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)通，利用自舉電容C儲能放電驅(qū)動V的柵極，形成自舉驅(qū)動快速導(dǎo)通，其他兩路原理相同。5時(shí)間＜，反向電壓最大能承受，符合設(shè)計(jì)要求。浮電源端儲能供壓。當(dāng)上橋路某一需要開通時(shí)，自舉電容迅速放欠壓保護(hù)：若芯片工作電壓沒達(dá)到正常值，則欠壓檢測器迅速翻轉(zhuǎn)，分析同上。位置信號及速度信號采樣采樣電路核心就是光耦合電路，我們選用東芝公司的如圖所示，它有擾，同時(shí)也能提供電平轉(zhuǎn)換的功能簡化了電路設(shè)計(jì)。通過手冊查詢的：電源電壓不超過，正向電流不超過集電極電流最大工作溫度：°~°。12344腳：集電極圖引腳封裝其輸出信號經(jīng)過上拉電阻Q得出位置方波信號，因?yàn)榈妮斎肟谳斎胼敵隹诙际?，所以，霍爾輸出信?)需再經(jīng)過隔離電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換()送到模塊的~端口，如圖所示。換相從而產(chǎn)生和電機(jī)運(yùn)動方向相同的轉(zhuǎn)矩。恰當(dāng)?shù)膿Q相時(shí)間有利于使控制系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，減小脈動。本設(shè)計(jì)，通過內(nèi)置霍爾傳感器檢測出位置信號，通過口送入，利用軟件編程進(jìn)行準(zhǔn)確換相操作，同時(shí)根據(jù)兩次換相的時(shí)間間隔可以計(jì)算出電機(jī)速度?；魻栞敵鲂盘柺腔诘臒o刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)的7壓，我們利用到上文所闡述的8R90HALLACAP2500R91HALLBCAP3500R92HALLCBLDC+5VD圖位置速度信號采樣通過第二章介紹，每個(gè)霍爾傳感產(chǎn)生°脈沖輸出信號，互相間隔°。如圖C基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)圖霍爾傳感器輸出波形與相電流對應(yīng)關(guān)系參照表通過檢測口的電信號，確定具體哪相進(jìn)行換相。參照表將電平轉(zhuǎn)換為換相控制字，然后將比較方式控制器寄存器設(shè)置成對應(yīng)狀態(tài)，利用對應(yīng)的捕捉表換相控制字與換相的關(guān)系霍爾脈沖上下霍爾脈沖上下沿↑↓↑↓↑↓狀態(tài)順序ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ霍爾信號表電機(jī)轉(zhuǎn)子狀態(tài)與寄存器及電流關(guān)系狀狀態(tài)換相控制字w=幾t()3基本思路是通過利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)寄存器所采集到的值來計(jì)算的。這里也要用則12設(shè)當(dāng)a時(shí)，那么實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速為47.6FFFFHr/min。a基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)設(shè)計(jì)中，為了準(zhǔn)確控制和保護(hù)電機(jī)，需要對電機(jī)電流信號進(jìn)行采樣。一是為了和參考電流比較利用控制原理進(jìn)行無靜差調(diào)速，二是為了防止電機(jī)過流造成損壞。常用的檢測方利用磁場和感應(yīng)電壓的關(guān)系，可以可以測量任意波形的電流，具有響+3.3V2K+5V8822KADCIN003LM3LM35844圖電流采樣限流R()u=(1+107)u=()outRinin輸入模擬電壓-ADCL03通過軟件讀取寄存器中的數(shù)字值從而檢測到相電流大小。當(dāng)達(dá)到最大限流時(shí)，2.2數(shù)字值=4095=3003()3基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)路。利用的+3.3VPFPFIOPE3圖如圖鍵盤控制電路端通過一滑動變阻器串接電源進(jìn)行調(diào)節(jié)；寄存器選擇端，讀寫信號端及使能端基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)1VSS2V3CV0CRSA4R/WA5EC0DB0C1DB1C2DB2C3DB3C4DB4DB5C6DBC7DB7BBLKLCD1602圖顯示電路護(hù)B中提到通過電流采樣實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)，當(dāng)電機(jī)過壓、欠壓時(shí)也必須有相應(yīng)動作進(jìn)行保護(hù)如圖所示，上部分為過壓，下部分為欠壓保護(hù)。過壓設(shè)為，欠壓設(shè)為，當(dāng)BU?TLP5218U8U15B76R10548VN48V52KR69LM34PDPINTBUiTLP521K15VR119A486K5U16A2ULQ16R1061NPNR116VUL3i2KLM3R1174圖過壓欠壓保護(hù)為UU為i母線i輸出U為經(jīng)過三極管開關(guān)電路使得光耦合模塊工作，輸入到中的HA基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)壓比較器負(fù)極為U，正極為固定電壓i。當(dāng)U＜iU為LD，性負(fù)載，容易影響電路穩(wěn)定性，加裝光耦合隔離以便調(diào)試維護(hù)。二是可以方便地進(jìn)行~電平之間的轉(zhuǎn)換，如圖所示。3.3V+5VR96200R97200R98200R99200R0200R101200R81R82R83R84R85RU11PWM1/IOPA6PWM2/IOPA7PWM3/IOPB0PWM4/IOPB1PWM5/IOPB2PWM6/IOPB3TLP521-6H1N1H1N2H1N3LIN1LIN2LIN3圖光耦隔離信號作為發(fā)光二極管的陰極輸入，經(jīng)上拉電阻產(chǎn)生的六路輸入信號，控B基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求根據(jù)從霍爾傳感器輸出的實(shí)時(shí)速度信號以及手動設(shè)定的固定速度值，為產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制量，將二者的差量進(jìn)行積分分離處理，根據(jù)轉(zhuǎn)。中斷模塊(實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)控制)、電機(jī)保護(hù)模塊等。主程序開始主程序開始關(guān)中斷初始化子程序等待中斷圖主程序流程圖初始化子程序開始初始化子程序開始初始化系統(tǒng)控制I/O功能選擇，捕捉單元端口初始化子程序初始化系統(tǒng)寄存器是主程序的核心部分，本設(shè)計(jì)為了防止中斷意外產(chǎn)生，將在初始化開圖捕捉中斷基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)控制寄存器、外設(shè)時(shí)鐘控制寄存器。設(shè)定，將~設(shè)置為將~的外設(shè)輸出，將~設(shè)定為~霍爾信號輸入端。同時(shí)，為了中斷響；；；；；}通過第四章采樣信號電路介紹，利用比較方式寄存器的換相控制字結(jié)合~口信號能夠進(jìn)行準(zhǔn)確換相。為了獲得電機(jī)實(shí)時(shí)速度，由式()知我們需要通過讀取t下：捕捉中斷入捕捉中斷入口獲得換相控制字速度計(jì)算保持寄存器內(nèi)容恢復(fù)捕捉功能檢測捕捉口電平基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)該設(shè)計(jì)中，我們利用比較方式寄存器的位。第位和第位控制的輸出方式；第位和第位控制的輸出方式；第位和第位控制的輸出方式??同時(shí)寄存器常用的四種觸發(fā)信號狀態(tài)為：強(qiáng)制高(輸出高電平)，強(qiáng)制低(輸。?{{}{}x{}成模塊術(shù)我們已經(jīng)在//繞組換相/繞組/換相M//繞組換相面詳細(xì)討論如何利用定時(shí)器、比較寄中事件管理器和功能相同，我們以為例。其內(nèi)置的路普通目的定時(shí)器可基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)圖連續(xù)增減數(shù)模式比較寄存器保存調(diào)制值(預(yù)設(shè)比較值，有電流控制器計(jì)算得出)，這樣可以方便的改變ff=fPWM2p(1+T1PR)全比較單元完成第二方面的工作，將計(jì)數(shù)寄存器的值不斷和各個(gè)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行匹配。所以為了產(chǎn)生符合要求的波，只需要改變寄存器的值，從而能改變匹配發(fā)生的時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)對單位周期內(nèi)脈寬進(jìn)行調(diào)制。圖對稱信號產(chǎn)生a=第三個(gè)輸出邏輯控制單元的目標(biāo)的完成借助動作控制寄存器的位定義來實(shí)現(xiàn)的，有如下，，設(shè)置定時(shí)器計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)(其值范圍~基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)；設(shè)置，設(shè)定計(jì)數(shù)模式，啟動比較操作。當(dāng)速度變化需要改變占空比時(shí)，只需對清除中斷標(biāo)志初始化定時(shí)器根據(jù)周期值設(shè)定定時(shí)器值區(qū)使能比較模式本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和電流的采樣是利用定時(shí)器周期匹配終端服務(wù)程序。根據(jù)周期設(shè)定電流為倍。這樣能方便地進(jìn)行內(nèi)、外環(huán)采樣。這電流環(huán)控制子程序流程圖如圖所示，電機(jī)相電流通過電流采樣電路經(jīng)口進(jìn)入轉(zhuǎn)換模塊，和環(huán)節(jié)傳遞過來的參考電流比較產(chǎn)生電流差值，進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終控制度環(huán)控制程序流程圖如圖所示，由式()和式()知，當(dāng)速度偏差大于一該閾值為?；诘臒o刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)Count5NCount=50NCount++關(guān)中斷YACRYSRCount0回圖電流環(huán)流程圖圖電流、速度環(huán)控制速度環(huán)子程速度環(huán)子程序n50K返回參考電流值Y基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)第四章已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了用硬件搭建欠壓、過壓保護(hù)電路。但過流保護(hù)除了借助自帶模塊，很多時(shí)候?yàn)榱耸乖O(shè)計(jì)更加穩(wěn)定，還需要利用的保護(hù)中斷來進(jìn)一步完善。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生開開故障中斷保持現(xiàn)場設(shè)置，恢復(fù)現(xiàn)場返回中斷圖保護(hù)中斷基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)為了對“無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)”在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用有更直觀的理解，我在蘇州博世(德國)技術(shù)中心有限公司進(jìn)行了為期個(gè)月的實(shí)習(xí)，工作內(nèi)容主要涉及“無刷直流電機(jī)電動車控制器”()研發(fā)測試如圖所示。工作過程中利用示波器、功率分析儀、溫度記錄儀、測控機(jī)按照電機(jī)具體需求對控制器進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)匹配。獨(dú)立完圖圖圖博世無刷直流電機(jī)控制器圖簡易電動車測試仿真裝置圖裝置內(nèi)部接線23456基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)D1VPNA相CVPNPN+5VC1B1LIN32PN34圖驅(qū)動電路TitleA1+14V2D1DIODE34SizeBFile:5RMaySheetof6H1N12.21KNPN1D2DIODEIPP034NE7N321.51.47K2.21KD3圖上橋驅(qū)動電路通斷電路，因柵極端存在寄生電容，當(dāng)關(guān)斷時(shí)，寄生電容放電，開通三極管基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)NN+5VC1LIN3N下橋驅(qū)動電路1234A相圖圖為緩沖電路，用于吸收全文總結(jié)緩沖電路((的無刷直流電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)有了深刻的認(rèn)識，對以后工作學(xué)習(xí)有很大幫助，主要體基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)作的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性能、電流采樣部分采用電流傳感器??基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)4[7]三恒星科技.數(shù)字信號處理器(DSP)易學(xué)通.北京：人民郵電出版社，2006，134-171[10]韓安太，劉峙飛，黃海．DSP控制器原理及其在運(yùn)動控系統(tǒng)中的應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版4]謝世杰.數(shù)字PID算法在無刷直流電機(jī)控制器中的應(yīng)用．現(xiàn)代電子技術(shù)2004，(2)：59-61lDSP2407在電動車電子差速控制中的應(yīng)用.電力電子技術(shù),2003,37(5)[22]謝世杰,陳生潭,樓順天.數(shù)字PID算法在無刷直流電機(jī)控制器中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),[23]易春喜.基于DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)研究[碩士論文].武漢理工大學(xué),2006[27]張文升,胡勤耕,王文豐等.直流無刷電機(jī)智能控制系統(tǒng)研究.計(jì)算技術(shù)與自動化,2012,31(3):基于的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含外文翻譯)[28]趙國柱.電