1、編號 無錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：電動小車中無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng) 機(jī)電 系 電子信息工程 專業(yè)學(xué) 號： 0822104學(xué)生姓名： 姚振德 指導(dǎo)教師： 方光輝 （職稱：副教授） （職稱： ）2012年5月25日無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 電動小車中無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 電信83 學(xué) 號： 0822104 作者姓名： 2012 年 5 月

2、25 日無錫太湖學(xué)院信 機(jī)系 電子信息工程 專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書一、題目及專題：1、題目電動小車中無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng) 2、專題 一、 課題來源及選題依據(jù)：直流電動機(jī)因其優(yōu)良的調(diào)速、起動、制動性能在各種電力拖動系統(tǒng)中得到 廣泛的應(yīng)用，但因直流電機(jī)的機(jī)械換向出現(xiàn)的火花等問題在一些地方限制了直流電機(jī)的使用。自20世紀(jì)70年代以來，電力電子器件迅速發(fā)展，研制并生產(chǎn)出多種既能控制其導(dǎo)通又能控制其關(guān)斷的全控型器件，如門極可關(guān)斷晶閘管（gto）、電力晶體管（gtr）、電力場效應(yīng)管（p-mosfet）、絕緣柵極雙極型晶體管（igbt）等，這些全控型器件性能優(yōu)良，由它們構(gòu)成的電子開關(guān)在直流電

3、機(jī)中取代了機(jī)械換向，構(gòu)成直流無刷電機(jī)，解決了機(jī)械換向出現(xiàn)的火花等問題，同時由全控元件組成的脈寬調(diào)制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡稱pwm調(diào)速系統(tǒng)）近年來在中小功率直流傳動中得到了迅猛的發(fā)展,且由于專用集成電路的出現(xiàn)，使控制器性能更加優(yōu)良，體積減小。本課題研究電動小車中無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)。二、本設(shè)計應(yīng)達(dá)到的要求：了解電動小車的工作情況，其負(fù)荷特點(diǎn)；了解pwm技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展以及其應(yīng)用價值和可操作性。明確生產(chǎn)機(jī)械對zd調(diào)速系統(tǒng)的要求；擬定zd調(diào)速方案；熟悉無刷zd電動機(jī)的基本工作原理；熟悉位置檢測傳感器的原理；選用專用pwm集成電路在無刷直流電動機(jī)進(jìn)行速度控制；應(yīng)用集成驅(qū)動電路完成對電動機(jī)驅(qū)動和調(diào)速等性能的要

4、求；完成畢業(yè)設(shè)計總體方案。本設(shè)計應(yīng)做到以下幾點(diǎn):1、 擬定zd調(diào)速方案2、 設(shè)計主電路3、 選用位置檢測傳感器4、 選用專用pwm集成電路5、 完成總電路的設(shè)計同時本設(shè)計應(yīng)具有以下功能:a. 欠電壓保護(hù)功能 當(dāng)電源電壓下降到設(shè)定值時，控制器停止工作，起保護(hù)作用。b. 過電流保護(hù)功能 當(dāng)電動機(jī)過載或發(fā)生其它意外情況，有大電流過時，控制器立即停止工作，保護(hù)電機(jī)。c.無級調(diào)速 可根據(jù)負(fù)載要求實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)速。四、接受任務(wù)學(xué)生： 電信83 班 姓名 姚振德 五、開始及完成日期：自2011年11月7日 至2012年5月25日六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名教研室主任學(xué)科組組長研究所所

5、長簽名 系主任 簽名2011年11月7日摘 要 電動小車最重要的配件是電機(jī)，一輛電動小車的電機(jī)基本決定了這輛車的性能和檔次。目前電動小車所使用的電機(jī)大都是高效稀土永磁電機(jī)，其中主要又分高速有刷+齒輪減速電機(jī)、低速有刷電機(jī)和低速無刷電機(jī)三種。本文針對無刷電機(jī)在現(xiàn)在電動小車中的應(yīng)用，介紹了一種無刷電機(jī)的控制方法。根據(jù)電動小車要求啟動快、制動快、工作過程要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)定等特點(diǎn)，設(shè)計了帶有轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)，以pi調(diào)節(jié)器為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器 也用pi調(diào)節(jié)器，以tl494為pwm脈沖產(chǎn)生芯片，經(jīng)過綜合邏輯電路加上位置反饋信號，由ir2130驅(qū)動電機(jī)的功率開關(guān)。主要內(nèi)容包括pwm生成電路和功率開關(guān)

6、器件、綜合邏輯電路的選擇，以及驅(qū)動電路保護(hù)電路的設(shè)計等。關(guān)鍵詞：電動小車；無刷直流電機(jī)；pwm調(diào)速 abstractthe most important part of an electric trolley is motor.it basicly decides its performance and level. at present，electric trolleys are mostly using efficient rare earth permanent magnet as their motors, which also could be divided into three

7、types as high speed brush+gear reduction motors，low speed brush motors and low speed brushless motors. this paper aim at the brushless dc motor be applied in electric trolleys, introduce a new control method of bldc. based on electric trolleys characteristic, such as start-up rapidness, brake rapidn

8、ess, work process rotate speed level off and so on, design one system with speed and current adjuster, the speed adjuster is pid and the current adjuster is pi , use the tl494 chip generate pwm pulse , pass the synthesis logic circuit and the feedback of rotors location through ir2130 drive the powe

9、r switch . mostly content consist of pwm generate circuit , synthesis logic circuit, power switch and drive circuit and so on .key words: electric trolley；brushless dc motor；modulate velocity by pwm 目 錄摘 要ivabstractv目 錄vi2 電動小車及電機(jī)的工作特點(diǎn)22.1 電動小車的工作特點(diǎn)分析及電機(jī)選擇22.2 無刷直流電機(jī)的介紹、結(jié)構(gòu)及工作原理22.2.1 直流無刷電機(jī)的介紹22.2.2

10、 直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理框圖32.2.3 直流無刷電機(jī)的控制原理32.3 控制方案53 控制系統(tǒng)設(shè)計63.1 調(diào)節(jié)器選擇及動態(tài)參數(shù)設(shè)計63.1.1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計63.1.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計93.2 位置檢測113.2.1 位置間接檢測原理123.2.2 位置檢測電路133.3 轉(zhuǎn)速檢測143.4 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器164 系統(tǒng)電路圖184.1 pwm生成電路及電流調(diào)節(jié)器184.2 綜合邏輯電路204.3 驅(qū)動電路214.4 各相導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路244.5 系統(tǒng)整體電路圖254.6系統(tǒng)的工作原理275 結(jié)論和展望28致 謝29參考文獻(xiàn)30附 錄31 1 緒論從1995年清華大學(xué)研制的第一臺輕型電動

11、車問世，到現(xiàn)在林林總總的電動車系列產(chǎn)品，過去的十五年中，中國電動小車事業(yè)從無到有，再發(fā)展成為目前全球最大的輕型電動車產(chǎn)業(yè)。短短十?dāng)?shù)載，已經(jīng)成就了讓全球仰慕的電動車產(chǎn)業(yè)規(guī)模，國人應(yīng)當(dāng)自豪！電動小車行業(yè)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為已經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：初級階段、初級生產(chǎn)規(guī)模化階段、超速發(fā)展階段。電動小車的初級階段也被稱作是電動小車的早期實(shí)驗性生產(chǎn)階段，時間大概是1995年到1999年。這個階段主要是對電動小車的四大件，電機(jī)、電池、充電器和控制器的關(guān)鍵技術(shù)摸索研究。初階生產(chǎn)規(guī)模化階段是電動小車規(guī)模化大生產(chǎn)在遇到幾個發(fā)展大機(jī)遇后獲得較快發(fā)展的階段，時間在2000年到2004年。這個階段隨著關(guān)鍵技術(shù)方面的突破和

12、電動小車性能的不斷提升，讓電動小車成為了摩托車和自行車的替代產(chǎn)品，而它的快捷、環(huán)保、方便和廉價，同時也激發(fā)了市場對它的消費(fèi)需求。一些新的企業(yè)投資加入，進(jìn)行較大市場規(guī)模運(yùn)作，產(chǎn)能迅速擴(kuò)展，并初步形成了行業(yè)內(nèi)的江蘇、浙江、天津為代表的三大產(chǎn)業(yè)聚集地。超速發(fā)展階段是企業(yè)間激烈競爭大大刺激了技術(shù)進(jìn)步和新技術(shù)擴(kuò)散，全行業(yè)的技術(shù)水平大幅度提升，產(chǎn)業(yè)獲得“井噴式”大發(fā)展的階段，時間在2005年至今。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%，爬坡和載重能力提高約3.5倍。與此同時，制造成本也大幅度下降，價格功率下降到

13、原來21%；在控制器系統(tǒng)和充電系統(tǒng)，技術(shù)水平也大幅提高。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，電動車專用鉛酸電池在技術(shù)上的突破已經(jīng)領(lǐng)先國際。 2 電動小車及電機(jī)的工作特點(diǎn)2.1 電動小車的工作特點(diǎn)分析及電機(jī)選擇 電動小車的工作狀態(tài)要求電機(jī)工作在頻繁的啟動、制動過程，而且要求電機(jī)的啟動和制動過程速度快。這樣電機(jī)啟、制動過程中會使電機(jī)電流過大，故在設(shè)計控制系統(tǒng)時要設(shè)計電機(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。 由于電動小車的頻繁

14、的啟動、制動，這樣一定會產(chǎn)生過大的啟動、制動電流，這樣大的電流，對永磁體產(chǎn)生的去磁影響必須引起注意。特別在電機(jī)運(yùn)行在負(fù)載溫升時，隨著工作溫度的升高，這種去磁作用就越大。若對永磁體的厚度選取不當(dāng)，這種去磁反應(yīng)還將影響到永磁體的圓復(fù)線。在選擇電動小車用永磁 電機(jī)時，必須考慮二點(diǎn) ：第一是電機(jī)最高工作溫度。第二是起、制動時的電樞反應(yīng)去磁作用2。根據(jù)電動小車的各種啟動制動特點(diǎn)，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(yùn)行在恒功率和恒轉(zhuǎn)矩兩種不同的運(yùn)行方式下。本系統(tǒng)選用適當(dāng)?shù)碾妱有≤嚕瑹o刷電機(jī)選用sy-94zwx02型號。電機(jī)的額定值為 ：2.2 無刷直流電機(jī)的介紹、結(jié)構(gòu)及工作原理 2.2

15、.1 直流無刷電機(jī)的介紹無刷直流電機(jī)因為具有直流有刷電機(jī)的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為bldc.無刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,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。無刷直流電動機(jī) brushlessdirectcurrentmotor,采用方波自控式永磁同步電機(jī),以霍爾傳感器取代碳刷換向器,以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料;產(chǎn)品性能超越傳統(tǒng)直流電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn),同時又解決了直流電機(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)。本產(chǎn)品具有高效率,高轉(zhuǎn)矩,高精度的三高特點(diǎn);同時具有體積小,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

16、機(jī)比較,或與交流變頻調(diào)速比較均有更好的性能。無刷直流電動機(jī)由同步電動機(jī)和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。同步電動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機(jī)十分相似。而轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。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(jī)的啟動、停止、制動信號，以控制電動機(jī)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。 2.2.2 直流無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理框圖圖2-1 無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理框圖 無刷直流電機(jī)無換向器的直流

17、電機(jī)，無刷電機(jī)的電樞繞組放在定子上，把永磁磁鋼放在轉(zhuǎn)子上，這與傳統(tǒng)的直流永磁電動機(jī)的結(jié)構(gòu)剛好相反，直流無刷電機(jī)除了由定子和轉(zhuǎn)子組成的電動機(jī)本體外，還要有位置傳感器、控制電路以及功率開關(guān)器件共同構(gòu)成換向裝置，使得直流無刷電機(jī)在運(yùn)動過程中定子繞組所產(chǎn)生的磁場和轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永磁磁場，在空間始終保持在90度左右的電角度。 2.2.3 直流無刷電機(jī)的控制原理永磁無刷直流電動機(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。橋式星形接法的電機(jī)有轉(zhuǎn)矩脈動小，輸出轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)。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。

18、刷直流電動機(jī)的無傳感器控制原理如圖2-2所示，通過位置檢測電路檢測無刷直流電動機(jī)的端電壓，經(jīng)微處理器運(yùn)算后得到電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號，再由驅(qū)動電路按轉(zhuǎn)子的位置信號輪流導(dǎo)通功率逆變橋的六個功率管，以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)三相繞組的通電。三相橋式星形結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)在任意時刻有兩相繞組導(dǎo)通，第三相繞組處于懸空狀態(tài)。功率管有6種觸發(fā)狀態(tài)，每次只有兩只管子導(dǎo)通，每隔 16周期即600電角度換相一次，每次換相一個功率管，每一個功率管導(dǎo)通 1200電角度。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。其各相反電勢波形、相電流波形及各功率管導(dǎo)通狀態(tài)如圖2-3所示。可以看出，導(dǎo)通相電流大小相等，方向相反，非導(dǎo)通相電流為

19、零。非導(dǎo)通相在此期間其反電勢有一次過零。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，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(jìn)行換相。因此，只要檢測到各相反電勢的過零點(diǎn)，即可獲得轉(zhuǎn)子的 6個換相點(diǎn)。 圖2-2 無刷直流電機(jī)控制原理圖 圖2-3無刷直流電機(jī)反電勢、相電流及功率管導(dǎo)通時序圖2.3 控制方案電機(jī)采用有傳感器的無刷電機(jī)。根據(jù)給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生一系列的pwm脈沖信號，同位置傳感器產(chǎn)生的相導(dǎo)通信號一起控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)。運(yùn)動控制系統(tǒng)包含單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中只含有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，對

20、轉(zhuǎn)速具有調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化，對負(fù)載有抗擾作用。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。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)含有轉(zhuǎn)速、電流兩個調(diào)節(jié)器，不僅能夠?qū)ω?fù)載擾動有抗擾作用，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中使電流跟隨電流調(diào)節(jié)器給定電壓變化，而且對電源也有抗擾作用，啟動時保證獲得恒定的最大允許電流，減少了了電機(jī)的啟動時間。根據(jù)電動小車的工作特點(diǎn)，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(jìn)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。 3 控制系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)上一章選擇的控制方案，系統(tǒng)采用電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本章主要介

21、紹的控制系統(tǒng)的各個部分，主要有位置傳感器、電流傳感器、調(diào)節(jié)器、pwm產(chǎn)生電路、綜合邏輯電路、驅(qū)動電路、各相導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路等幾部分組成。系統(tǒng)的各個部分分別有模擬電路和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。3.1 調(diào)節(jié)器選擇及動態(tài)參數(shù)設(shè)計根據(jù)上述的控制方案，雙閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如3-1下圖所示。 圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 由圖中可知忽略了反電勢作用的影響。根據(jù)選擇的電機(jī)為sy-94zwx02型號，電機(jī)的參數(shù)選擇為。選擇逆變電路的時間常數(shù)放大倍數(shù)，電阻。電流反饋濾波時間常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋時間常數(shù)。 3.1.1 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(yīng)該決定把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流環(huán)做

22、到無靜差；從動態(tài)要求看，電流環(huán)的一項重要作用就是 保持電機(jī)電流在動態(tài)過程中不超過允許值，即在突加控制作用時不希望有超調(diào)，或者超調(diào)越小越好。從這一考慮出發(fā)，應(yīng)該把電流環(huán)校正成典i系統(tǒng)。（1） 電流環(huán)控制對象參數(shù)如下 電樞回路總電阻：； 電磁時間常數(shù)：； 電流環(huán)小時間常數(shù)：； 電流反饋系數(shù)：=0.25v/a。（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。pi調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如下圖3-2所示。 圖3-2 pi調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： （3-1）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)。選擇pi參數(shù)，使 以讓調(diào)節(jié)器的零點(diǎn)對消控制對象的

23、大慣性環(huán)節(jié)的極點(diǎn)，則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為典型系統(tǒng)的形式。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(biāo)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： 逆變器傳遞函數(shù)近似條件 （3-2）現(xiàn)在 ，而顯然滿足近似條件。 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 （3-3）而 顯然也滿足近似條件。、 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。設(shè)計后電流環(huán)可達(dá)到的動態(tài)指標(biāo)為 可以滿足電動小車的要求。

24、3.1.2 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(dāng)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。為此，求出電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)。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)。由控制對象和電流環(huán)的傳遞函數(shù)知，轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對象的傳遞函數(shù)包含了一個積分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)，而積分環(huán)節(jié)在負(fù)載擾動作用之后。轉(zhuǎn)速環(huán)的主要擾動為負(fù)載擾動，為了實(shí)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(yīng)該按典型ii系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器了。 （1） 轉(zhuǎn)速環(huán)控制對象參數(shù)如下轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)：；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：（2） 由結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù)可以看出，為了把轉(zhuǎn)速

25、環(huán)校正成典型ii系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器應(yīng)該采用pi調(diào)節(jié)器， 其傳遞函數(shù)如下： （3-4）式中， 為比例放大倍數(shù) 為積分時間常數(shù)轉(zhuǎn)速環(huán)按典型ii系統(tǒng)設(shè)計。取，則 （3-5）系統(tǒng)按準(zhǔn)則選擇asr參數(shù)： 則 取 ，則 再根據(jù) ，得 （3） 校驗近似條件： 電流環(huán)傳遞函數(shù)等效條件 （3-6）按準(zhǔn)則設(shè)計時而 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 （3-7）現(xiàn)在 滿足近似處理條件。（4） 動態(tài)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)速超調(diào)量 （3-8）現(xiàn)在 取中頻帶寬為，按準(zhǔn)則確定參數(shù)， 因此 由此可以看出，轉(zhuǎn)速超調(diào)量非常小，上升時間非常短，可以滿足電動小車的要求。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。按照所求

26、得的參數(shù)，設(shè)計控制系統(tǒng)畫出電路圖。根據(jù)設(shè)計好的系統(tǒng)參數(shù)，通過對整個系統(tǒng)進(jìn)行仿真，進(jìn)一步驗證系統(tǒng)是否符合電動小車的要求3.2 位置檢測 置傳感器在無刷直流電動機(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。由于功率開關(guān)的導(dǎo)通順序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步，因而位置傳感器與功率開關(guān)一起，起著與傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向器和電刷相類似的作用。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。電磁式傳感器具有輸出信號大、工作可靠、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但其體積比較大，信噪比較低且輸出為交流信

27、號，需整流濾波后才能使用。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。磁敏式位置傳感器的基本原理為霍爾效應(yīng)和磁阻效用，它對環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，成本低廉，但精度不高。 3.2.1 位置間接檢測原理永磁無刷直流電動機(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。實(shí)際上，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置不同，電機(jī)的各相繞組電壓和磁通會發(fā)生變化，如果能找到電機(jī)測得的變量與轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系，那么就可以不通過位置傳感器而只通過測得的變量值得到轉(zhuǎn)子的位置信號，這就是間接位置檢測的基本思想。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：（3

28、-9）式中 va vb vc 一一繞組相電壓。 ia ib ic一一繞組相電流。 ，一一繞組自感和繞組間的互感。 一一繞組電阻。 一一磁極磁鏈。 一一電角度。上式中，凡是角度的函數(shù)，式（ 3 9 ）通過變換可得：（3-10）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 （310）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。目前大部分的間接位置檢測方法均基于此原理。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。在不同的場合，可通過不同的方法實(shí)現(xiàn)上面的兩層映射關(guān)系。常見的間接位置檢測方法有反

29、電勢法、電感法、續(xù)流二極管法和磁鏈估計法等。反電勢法是根據(jù)轉(zhuǎn)子在不同的位置時定子繞組中的反電勢的不同，通過得到特殊點(diǎn)的反電勢從而推算出轉(zhuǎn)子的位置的；電感法則是根據(jù)轉(zhuǎn)子在不同的位置時對電機(jī)電樞電感的影響，通過檢測電流得到電感的變化從而得到轉(zhuǎn)子的位置；續(xù)流二極管法是通過檢測未導(dǎo)通相的二極管的續(xù)流情況來確定轉(zhuǎn)子的位置；磁鏈法是通過電壓電流值計算得到磁鏈的值，從而推出轉(zhuǎn)子的位置。 3.2.2 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3-3所示。 圖3-3霍爾集成電路原理圖 霍爾元件的作用是利用霍爾效應(yīng)來產(chǎn)生輸出電壓，由于霍爾元件產(chǎn)生的電動勢很低，應(yīng)用時需要外接放大器，很

30、不方便。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。霍爾集成電路通過霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電動勢來驅(qū)動開關(guān)器件。本系統(tǒng)的位置檢測電路如下圖3-4所示。圖3-4 位置檢測電路 由上圖可知位置檢測有霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)，通過三個霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電動勢來判斷轉(zhuǎn)子位置，并控制功率開關(guān)器件的開通與關(guān)斷。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)。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，一般的霍爾傳感器是霍爾集成電路，霍爾集成電路有線性型和開關(guān)型兩種，這里采用開關(guān)型集成電路。將三只霍爾集成電路按相位差120安裝，則它們所產(chǎn)生的位置信號波

31、形圖如下圖3-5所示。圖3-5 轉(zhuǎn)子位置波形3.3 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。芯片中包含了比較器、充電泵、高增益運(yùn)算放大器，能將頻率信號轉(zhuǎn)換成直流電壓信號。只要通過檢測傳感器的頻率就可檢測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。lm2907的內(nèi)部原理圖如下圖3-6所示： 圖3-6 lm2907的原理框圖各引腳功能如下：腳（f）和11腳（in-）為運(yùn)算放大器比較器的輸入端；腳接充電泵的定時電容（c1）；腳接充電泵的輸出電阻和積分電容（r1/c2）；腳（in+）和10腳（uf1）為運(yùn)算放大器的輸入端；腳為輸出晶體管的發(fā)射極（

32、u0）；腳為輸出晶體管的集電極，一般接電源（uc）；腳為正電源端（vcc）；12腳為接地端（gnd）；，13，14腳未用。lm2907的工作原理為：當(dāng)充電泵把從輸入級輸入來的頻率轉(zhuǎn)換成為直流電壓時，需外接定時電容c1、輸出電阻r1以及積分電容或濾波電容c2，當(dāng)?shù)谝患壿敵龅臓顟B(tài)發(fā)生改變時（這種情況可能發(fā)生在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c1vcc/2，泵入電容中的平均電流或流出電容中的平均電流為：輸出電路把這一電流準(zhǔn)確地送到負(fù)載電阻（輸出電阻）r1中，r1電阻的另一端接地，

33、這樣濾波后的電流被濾波電容積分后得到輸出電壓：其中為增益常數(shù)，典型值為。電容2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)時間。本系統(tǒng)采用lm2907集成式頻率/電壓轉(zhuǎn)換器，將頻率信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，電路圖如下圖3-7所示。 圖3-7 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。這樣可以省去測速發(fā)電機(jī)，減輕設(shè)備重量及體積。其中，。參考電壓可以很好的調(diào)節(jié)輸出的最小電壓和帶負(fù)載能力。3.4 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3-8所示。 圖3-8轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器由上圖可知轉(zhuǎn)速調(diào)

34、節(jié)器由模擬電路組成，p 主要是使系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，增加系統(tǒng)的快速性，i是積分環(huán)節(jié)，主要是提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。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)、動態(tài)性能較好等性能。通過pi轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。4 系統(tǒng)電路圖4.1 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)。tl494是美國德州儀器（texas instrument）公司產(chǎn)品，原是為開關(guān)電源設(shè)計的脈沖寬度調(diào)節(jié)器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖4-1所示。 圖4-1 tl494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖tl494是16腳集成電路，內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以

35、及輸出電路等組成。 下圖4-2是它的管腳圖圖4-2 tl494的管腳圖其中1、2腳是誤差放大器i的同相和反相輸入端；3腳是相位校正和增益控制；4腳為間歇期調(diào)理，其上加03.3v電壓時可使截止時間從2%線性變化到100%；5、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；8、9腳和11、10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(zhǔn)電壓輸出端，最大輸出電流10ma；1

36、5、16腳是誤差放大器ii的反相和同相輸入端。pwm生成及電流調(diào)節(jié)器電路圖如下圖4-3（見下一頁）所示。 tl494內(nèi)部有兩個誤差放大器，利用誤差放大器1作為電流調(diào)節(jié)器，由2腳輸入電流給定信號，電流反饋信號由1腳輸入，在2腳和3腳之間接入阻容環(huán)節(jié)以構(gòu)成pi調(diào)節(jié)器，從而實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)。而誤差放大器2可作為限流保護(hù)，由15腳輸入限流給定值，由16腳輸入電流采樣反饋值。 作為電流調(diào)節(jié)器時，tl494的死區(qū)時間是不希望有的。如果4腳接地，pwm信號的最大占空比為96%，即功率開關(guān)器件不可能完全導(dǎo)通，這對電流跟蹤控制應(yīng)用是不利的。因為當(dāng)系統(tǒng)突加給定時，若受控電流在一個脈沖周期內(nèi)不能跟蹤給定值，在電流上升過

37、程中每個周期都有4%時間要強(qiáng)迫關(guān)斷。如果調(diào)制頻率較高，則此關(guān)斷時間極短，雖然對電流響應(yīng)速度影響不大，但卻造成不必要的開關(guān)損耗。而當(dāng)開關(guān)器件在4%t的時間內(nèi)還沒有完全關(guān)斷又強(qiáng)迫開通時，其損耗更為嚴(yán)重，甚至影響逆變器的安全。因此，要采取措施消除此死區(qū)。實(shí)驗表明，在4腳加-0.3電平時，即可將pwm信號最大占空比擴(kuò)展到100%。圖4-3pwm生成電路及電流調(diào)節(jié)器4.2 綜合邏輯電路 綜合邏輯電路主要有與門電路組成，pwm和各相導(dǎo)通信號通過與門電路，產(chǎn)生所需要的功率器件開關(guān)信號。只有當(dāng)兩路信號全部為高電平時，與門的輸出才為高電平，即產(chǎn)生的信號是開關(guān)器件導(dǎo)通的信號。綜合邏輯電路主要是用來分配開關(guān)器件的觸

38、發(fā)脈沖，是驅(qū)動電路按一定的順序產(chǎn)生驅(qū)動信號。綜合邏輯電路圖如下圖4-4所示：圖4-4綜合邏輯電路 位置傳感器輸出和pwm信號經(jīng)與門疊加后，產(chǎn)生開關(guān)器件的導(dǎo)通信號，經(jīng)過驅(qū)動電路ir2130來驅(qū)動功率開關(guān)器件。4.3 驅(qū)動電路本系統(tǒng)驅(qū)動電路由ir2130實(shí)現(xiàn)，ir2130可用來驅(qū)動工作在母電壓不高于600v的電路中的功率mos門器件，其可輸出的最大正向峰值驅(qū)動電流為250ma，而反向峰值驅(qū)動電流為500ma。ir2130是美國國際整流器公司生產(chǎn)的專用驅(qū)動芯片，只需一個供電電源即可驅(qū)動三相橋式逆變電路的6個功率開關(guān)器件，可以使整個驅(qū)動電路簡單可靠。它內(nèi)部設(shè)計有過流、過壓及欠壓保護(hù)、封鎖和指示網(wǎng)絡(luò)，使

39、用戶可方便的用來保護(hù)被驅(qū)動的mos門功率管，加之內(nèi)部自舉技術(shù)的巧妙運(yùn)用使其可用于高壓系統(tǒng)，它還可對同一橋臂上下2個功率器件的門極驅(qū)動信導(dǎo)產(chǎn)生2s互鎖延時時間。它自身工作和電源電壓的范圍較寬(320v)，在它的內(nèi)部還設(shè)計有與被驅(qū)動的功率器件所通過的電流成線性關(guān)系的電流放大器，電路設(shè)計還保證了內(nèi)部的3個通道的高壓側(cè)驅(qū)動器和低壓側(cè)驅(qū)動器可單獨(dú)使用，亦可只用其內(nèi)部的3個低壓側(cè)驅(qū)動器，并且輸入信號與ttl及coms電平兼容。 ir2130管腳如下圖4-5所示。 圖4-5ir2130的管腳圖vb1vb3：是懸浮電源連接端，通過自舉電容為3個上橋臂功率管的驅(qū)動器提供內(nèi)部懸浮電源，vs1vc3是其對應(yīng)的懸浮電

40、源地端。 hin1hin3、lin1lin3：逆變器上橋臂和下橋臂功率管的驅(qū)動信號輸入端，低電平有效。itrip：過流信號檢測輸入端，可通過輸入電流信號來完成過流或直通保護(hù)ca-、cao、：內(nèi)部放大器的反相端、輸出端和同相端，可用來完成電流信號檢測。ho1ho3、lo1l03：逆變器上下橋臂功率開關(guān)器件驅(qū)動器信號輸出端。fault：過流、直通短路、過壓、欠壓保護(hù)輸出端，該端提供一個故障保護(hù)的指示信號。它在芯片內(nèi)部是漏極開路輸出端，低電平有效。、：芯片供電電源連接端，接電源，而接電源地。ir2130內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理：ir2130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖4-6所示： 圖4-6 ir2130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

41、 它的內(nèi)部集成有1個電流比較器current comparator，1個電流放大器current amp，1個自身工作電源欠壓檢測器undervoltage detector，1個故障處理單元fault logic及1個清除封鎖邏輯單元clear logic。除上述外，它內(nèi)部還集成有3個輸入信號處理器input signal gen-erator兩個脈沖處理和電平移位器pulse generator level shifter，3個上橋臂側(cè)功率管驅(qū)動信號鎖存器latch，3個上橋臂側(cè)功率管驅(qū)動信號與欠壓檢測器，u. v detector及6個低輸出阻抗mos功率管驅(qū)動器driver和1個或門電

42、路。正常工作時，輸入的6路驅(qū)動信號經(jīng)輸入信號處理器處理后變?yōu)?路輸出脈沖，驅(qū)動下橋臂功率管的信號l1l3經(jīng)輸出驅(qū)動器功放后，直接送往被驅(qū)動功率器件。而驅(qū)動上橋臂功率管的信號h1h3 先經(jīng)集成于ir2130內(nèi)部的3個脈沖處理器和電平移位器中的自舉電路進(jìn)行電位變換， 變?yōu)?路電位懸浮的驅(qū)動脈沖，再經(jīng)對應(yīng)的3路輸出鎖存器鎖存并經(jīng)嚴(yán)格的驅(qū)動脈沖與否檢驗之后，送到輸出驅(qū)動器進(jìn)行功放后才加到被驅(qū)動的功率管。一旦外電流發(fā)生過流或直通，即電流檢測單元送來的信號高于0.5v時，則ir2130內(nèi)部的電流比較器迅速翻轉(zhuǎn)，促使故障邏輯處理單元輸出低電平，一則封鎖3路輸入脈沖信號處理器的輸出，使ir2130的輸出全為低

43、電平，保護(hù)功率管；另一方面，同時ir2130的fault腳給出故障指示。同樣若發(fā)生ir2130的工作電源欠壓，則欠壓檢測器迅速翻轉(zhuǎn)， 也會進(jìn)行類似動作。發(fā)生故障后，ir2130內(nèi)的故障邏輯處理單元的輸出將保持故障閉鎖狀態(tài)。直到故障清除后，在信號輸入端lin1lin3同時被輸入高電平，才可以解除故障閉鎖狀態(tài)。 當(dāng)ir2130驅(qū)動上橋臂功率管的自舉電源工作電壓不足時，則該路的驅(qū)動信號檢測器迅速動作，封鎖該路的輸出，避免功率器件因驅(qū)動信號不足而損壞。當(dāng)逆變器同一橋臂上2個功率器件的輸入信號同時為高電平，則ir2130輸出的2路門極驅(qū)動信號全為低電平，從而可靠地避免橋臂直通現(xiàn)象發(fā)生本系統(tǒng)驅(qū)動電路圖如下

44、圖4-7所示： 圖4-7 驅(qū)動電路由于驅(qū)動集成芯片內(nèi)部含有過流、欠壓等保護(hù)，故可使設(shè)計整個電路時不需專門設(shè)計保護(hù)電路，使整個系統(tǒng)的設(shè)計簡單可靠。4.4 各相導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路控制無刷電機(jī)，是通過控制無刷電機(jī)各相的導(dǎo)通來控制的。要控制各相的導(dǎo)通，就要通過轉(zhuǎn)子的位置，來產(chǎn)生各相導(dǎo)通信號。其電路圖如下圖4-8（見下一頁）所示。由圖中可以看出，換相的控制電路是用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)子位置信號通過74ls138型3-8譯碼器后，再經(jīng)過74ls38和74ls09 兩片門電路邏輯分配來產(chǎn)生各相導(dǎo)通信號，最后各相導(dǎo)通信號和pwm信號一起，經(jīng)過綜合邏輯電路，由驅(qū)動電路來驅(qū)動無刷電機(jī)的開關(guān)器件。圖4-8 各相導(dǎo)通信號

45、產(chǎn)生電路 由上述邏輯電路產(chǎn)生的換相譯碼真值表如下表4-1所示。表4-1 換相譯碼真值表傳感器輸入功率器件導(dǎo)通信號h1h2h3vf1vf3vf5vf4vf6vf21011000101001000011100100010100101000110011000010010104.5 系統(tǒng)整體電路圖 根據(jù)以上各個部分的介紹，把各個部分連接起來，在加上電流采樣電路、電壓采樣電路等一些電路就可以組成整個系統(tǒng)如下圖4-9（見下一頁）所示。 圖4-9 總電路圖4.6系統(tǒng)的工作原理無刷直流電機(jī)的供電系統(tǒng)是通過交流電整流成直流電，在經(jīng)過逆變器變成交流電給電機(jī)的繞組供電，通過控制逆變器開關(guān)器件的開通與關(guān)斷，從而控制加

46、在繞組上的電壓和電流，來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速及電流調(diào)節(jié)器均有限幅值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定值，啟動時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快達(dá)到限幅值，速度環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，asr只是對電流調(diào)節(jié)器發(fā)出最大電流指令。在asr輸出限幅值的作用下，電流調(diào)節(jié)器的輸出也有一躍變，但是電流調(diào)節(jié)器沒有達(dá)到限幅值。電流調(diào)節(jié)器的輸出增加使的逆變器的輸出逐漸增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸增加，最后達(dá)到給定的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。只要調(diào)節(jié)器的參數(shù)選的合理就能是整個系統(tǒng)啟動快，達(dá)到所需要求。制動時按下制動按扭，電機(jī)進(jìn)入制動狀態(tài)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，這樣就可以使系統(tǒng)的制動過程快，達(dá)到工業(yè)電動小車的要求。從整個系統(tǒng)的各個部分可以看出，系統(tǒng)的設(shè)計全

47、部用模擬電路或者數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，這使的整個系統(tǒng)設(shè)計簡單易于實(shí)現(xiàn)，在生產(chǎn)制造時可以節(jié)省許多成本。但是這樣設(shè)計雖然簡單易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)也有許多不足之處，如沒有單片機(jī)控制的響應(yīng)速度快、精確性高等。現(xiàn)在還有許多無刷電機(jī)控制系統(tǒng)是使用dsp實(shí)現(xiàn)的，這使的系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精確性更高，但成本也會增加。不管用什么元件控制無刷電機(jī)，其基本原理大體上都是相同的，都是采用電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，通過位置信號產(chǎn)生相導(dǎo)通信號，再加上pwm信號來控制逆變器的功率開關(guān)器件的開通與關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速的。5 結(jié)論和展望本文在了解無刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上，通過對無刷直流電機(jī)性能、控制方式的分析，設(shè)計了一種簡單的，用模擬電路和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)

48、對無刷直流電機(jī)的控制。本文設(shè)計的控制系統(tǒng)，是針對無刷電機(jī)在電動小車中的應(yīng)用，根據(jù)電動小車的性能、工作特點(diǎn)，對系統(tǒng)的要求，來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。 現(xiàn)代電動小車工業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電動小車也必定有很大的發(fā)展。無刷直流電機(jī)是一種新發(fā)展的，性能優(yōu)異的電機(jī)。把無刷電機(jī)用在電動小車中，電動小車一定會有很大的發(fā)展。無刷電機(jī)有許多中不同的控制方法，通過研究對無刷電機(jī)的控制，使無刷電機(jī)的優(yōu)異性能得以發(fā)揮，會很大程度上促進(jìn)電動小車的發(fā)展。 無刷直流電機(jī)除了有位置傳感器的，近年，還出現(xiàn)了無位置傳感器的無刷直流電機(jī)，它不是利用反電動勢來檢測位置，而是通過貼于轉(zhuǎn)子表面的非磁性導(dǎo)體材料，利用定子繞組高

49、頻開關(guān)工作時非磁性材料的渦流效應(yīng)，使開路電壓的大小隨轉(zhuǎn)子位置變化，從而通過檢測開路相電壓來判斷轉(zhuǎn)子位置。這種無位置傳感器的無刷直流電機(jī)克服了一般位置無刷電機(jī)的啟動和低速運(yùn)行問題，但該方法需要特殊電機(jī)，對電機(jī)的制作工藝提出了很高的要求。 不管是位置還是無位置傳感器的無刷電機(jī)，其都有有待解決的問題，轉(zhuǎn)矩脈動就是無刷電機(jī)存在的一個主要問題。由于轉(zhuǎn)矩存在脈動，使的無刷電機(jī)在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了限制，尤其是在直接驅(qū)動的應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩脈動使的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制特性惡化，因此，消除轉(zhuǎn)矩脈動成為提高伺服性能的關(guān)鍵。 隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，位置檢測可以使用芯片通過適當(dāng)?shù)乃惴▉韺?shí)現(xiàn)。高速微處理器dsp

50、器件以及專用控制芯片的出現(xiàn)，使得運(yùn)行速度和處理能力有了很大的提高。采用dsp控制無位置傳感器無刷電機(jī)成為研究的熱點(diǎn)，低成本dsp無位置傳感器無刷直流電機(jī)，成為無刷電機(jī)的發(fā)展方向。 致 謝通過這幾個月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計已接近尾聲，作為一個大專生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時完成了這次畢業(yè)設(shè)計。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師方光輝老師，她幫助我解決了許多關(guān)鍵性的設(shè)計問題，在她的指導(dǎo)下，我順利的完成了電動小車中無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。在畢業(yè)設(shè)計期間，我遇到了非常多的問題，每次方老師都能夠給予及時的指導(dǎo)和解答，才能使