電磁激振器1　前篩粉機(jī)言
　　近年來，歸屬于純電動車范疇的專用于短蝶形下料閥距離運(yùn)輸?shù)膸追N微型電動車（micro ev）在國外已投放市場。本文開發(fā)的微型電動車采用永磁無刷輪轂電機(jī)驅(qū)動。由于把電動機(jī)安裝在車輪輪轂內(nèi)，既提高了車體空間的利用率又舍棄了傳統(tǒng)的離合器、減速器、傳動橋等機(jī)械傳動部件，使整車重量減輕，降低了機(jī)械傳動損耗，并具有更靈活的行駛驅(qū)動特性。
本文所述為上述輪式驅(qū)動微型電動車專一設(shè)計(jì)的一種基于數(shù)字信號處理器（dsp）的電動車輪轂電機(jī)的控制系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是：采用電壓控制同時設(shè)計(jì)了對應(yīng)于加速踏板踏位的電流預(yù)測控制的控制策略，獲得了類似傳統(tǒng)汽車駕駛習(xí)慣的控制特性；僅采用一個置于直流端的霍爾電流傳感器實(shí)施了相電流檢測，并結(jié)合相應(yīng)硬件的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，完成了限流控制；此外，在軟件設(shè)計(jì)中，僅使用一個通用定時器即可實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控制落砂機(jī)要求，其技術(shù)方案簡潔合理。經(jīng)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，表明本文構(gòu)造的基于dsp的控制系統(tǒng)對于電動車輪轂電機(jī)控制具有推廣應(yīng)用意義。
不銹鋼輸送機(jī)2　電動車輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制震動給料器新策略
　　本系統(tǒng)針對微型電動車運(yùn)行特點(diǎn)，提出了采用電壓控制同時配合設(shè)計(jì)了對應(yīng)于加速踏板踏位的電流預(yù)測控制的控制策略，可以獲得類似傳統(tǒng)汽車駕駛習(xí)慣的功率運(yùn)輸帶控制特性。
　　此時，加速踏板的踏位對應(yīng)于電壓指令的輸入。驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)械特性如圖1所示，其中q為脈寬調(diào)制方式（pwm）調(diào)速輸出電壓的占空比，機(jī)密封錘式破碎機(jī)械特性方程為

其中u振打器為直流電源電壓。
　　從圖1中可以看出，對一定的轉(zhuǎn)矩而言，輸入電葉輪給煤機(jī)壓指令對應(yīng)于速度的控制；而對一定的速度而言，輸入電壓指令對應(yīng)于轉(zhuǎn)矩控制，因此控制加速踏板可以獲得與傳統(tǒng)駕駛習(xí)慣相似的控制特性。

　　同時，由于對加速踏板的操作對應(yīng)于輸出電壓pwm占空比q的線性變化，因而在猛踩踏板時會引起過流而使保護(hù)電路動作。但是，猛踩加速踏板在駕駛中是不可避免的，所以本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電流的預(yù)測控制，即根電磁振動篩據(jù)實(shí)時電機(jī)速度n，按下式推算出此時允許的最大電樞相電壓平均值u_{ma錘式打砂機(jī)x}精細(xì)篩分機(jī)，即

　　當(dāng)ls螺旋輸送機(jī)加速踏板踏位所對應(yīng)的占空比q＞q_{mGZ系列電磁振動給料機(jī)ax}，則實(shí)際輸出電壓的占空比取q_max。這樣，將確保在急劇加速過程中電機(jī)以允許的最大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，即響應(yīng)速度快，但又不會引起過流造成停機(jī)，此時控制特性類似于功率控制。　　
3　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，以及相應(yīng)于電流檢測、驅(qū)動電路和電機(jī)位置檢測等環(huán)節(jié)的電氣連接構(gòu)成框圖如圖2所示。系統(tǒng)采用如前一節(jié)所述的控制策略，全橋調(diào)制方式，滯環(huán)限流控制。三相y聯(lián)接的無刷直流方波輪轂電機(jī)采用兩兩導(dǎo)通方式，即每一瞬間有兩個功率管導(dǎo)通，每隔60°電角換相一次，每個功率管導(dǎo)通120°電角度。dsp選用美國德州儀器公司的電機(jī)微控制器tms320x240，由于dsp片內(nèi)的資源豐富，如具有a／d轉(zhuǎn)換、pwm輸出等功能模塊，使控制電路大為簡化。限于篇幅，本文著重介紹設(shè)計(jì)中具有特色的幾個方面。

3．1　電流檢測
　　通常限流的電流檢測是檢測相電流，故需要3個電流傳感器。本系統(tǒng)僅采用一個霍爾電流傳感器（lem），如圖2所示放置在直流端，檢測直流端電流，同樣完成了控制要求。另外，為了防止切換振蕩，設(shè)置了滯環(huán)比較環(huán)節(jié)。其功能分析如下：在全橋調(diào)制控制中，當(dāng)m1，m4管關(guān)斷時直流端電流流向如圖3、4所示。這樣，在一個pwm周期中，直流端電流如圖5所示，其正方向如圖2所示。今采用霍爾電流傳感器進(jìn)行電流采樣時，霍爾元件的響應(yīng)時間約為3μs左右，因而若將其輸出信號經(jīng)濾波放大、絕對值電路等通常的處理后使用，那么，在直流端電流由正向→0→反向的過程中，就會檢測到低于限流滯環(huán)下限值的電流值，使相應(yīng)的功率管再次開通，導(dǎo)致管子處于開通、關(guān)斷的高頻切換狀態(tài)中。為此，本文提出一種新的方案，電路如圖6所示。即將霍爾傳感器的輸出信號經(jīng)過濾波放大，絕對值電路后，再經(jīng)過過零處理，最后產(chǎn)生所需電流的控制信號，從而較好地解決了上述功率管高頻切換振蕩問題。應(yīng)指出，此方案關(guān)鍵在于過零處理環(huán)節(jié)對電流檢測值的絕對值減小的過程有一個延時響應(yīng)，這樣就避開了直流端電流過零過程中的上述問題。同時，由于過零處理環(huán)節(jié)中二極管的作用，該環(huán)節(jié)對電流的上升過程沒有影響。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，務(wù)需適當(dāng)調(diào)節(jié)這一環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，以使電流的下限滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

3．2　位置信號的檢測與處理
　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的輪轂電機(jī)帶有霍爾位置傳感器（傳感器電相角關(guān)系為120°）。三路位置傳感器信號經(jīng)隔離后接至dsp的輸入／輸出腳（i／opb0～2）。在軟件設(shè)計(jì)中，將三相六步換相關(guān)系做成表格形式，同時考慮正、反轉(zhuǎn)及制動信號。例如正轉(zhuǎn)時的換相真值表如下：

   
　　其中每個字的內(nèi)容即為相應(yīng)輪轂電機(jī)位置信號下actr寄存器所需的控制字，對應(yīng)于上橋臂信號為高電平有效；下橋臂信號為低電平有效。換相部分的關(guān)鍵程序如下：

　　可以看出，本文擯棄了通常設(shè)計(jì)中的使用dsp捕獲單元獲取位置信號并通過捕獲中斷進(jìn)行換相處理的常規(guī)方法，而是在定時器1的周期中斷服務(wù)程序中按如上所述方式進(jìn)行位置檢測及換相處理，從而使位置檢測與換相部分的程序設(shè)計(jì)得以大為簡化。
3．3　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
　　整個系統(tǒng)軟件包括主程序、定時器1周期中斷服務(wù)程序、a／d中斷服務(wù)程序，pdpint中斷服務(wù)程序。
　　主程序主要完成變量初始化、dsp內(nèi)核及事件管理器初始化等。
　　定時器1周期值取500hz，周期中斷服務(wù)程序主要完成位置檢測及換相、啟動加速踏板踏位信號的a／d轉(zhuǎn)換、計(jì)算速度等。由于定時器1的周期值取得很小（對應(yīng)時間為50μs），所以用周期中斷作為時間基準(zhǔn)，每10個周期中斷啟動a／d轉(zhuǎn)換一次。速度計(jì)算是通過統(tǒng)計(jì)若干次周期中斷中位置信號的跳變次數(shù)換算成相應(yīng)的速度值。
　　a／d采樣中斷主要完成加速踏板踏位的a／d采樣值的中值濾波、速度值的調(diào)整等。
　　pdpint中斷完成故障時的pwm輸出的封鎖，并給出故障指示。
　　如上所述，本系統(tǒng)軟件僅使用了一個通用定時器即實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)控制要求，其結(jié)構(gòu)簡單合理。　　
3．4　驅(qū)動與保護(hù)
　　系統(tǒng)中功率器件選用irfz44，dsp的6路全比較pwm輸出經(jīng)過光耦隔離后接至驅(qū)動集成模塊ir2130。ir2130內(nèi)部設(shè)有過電流、過電壓、欠電壓等保護(hù)電路，其保護(hù)信號輸出端接dsp的pdpint腳，當(dāng)此管腳為低電平時，產(chǎn)生pdpint中斷，封鎖pwm輸出。
4　實(shí)驗(yàn)
　　本控制系統(tǒng)中作為樣機(jī)的輪轂電機(jī)參數(shù)為：額定直流電壓36v，額定轉(zhuǎn)速240r／min，額定功率150 w，極對數(shù)為8。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，該樣機(jī)配以按上述技術(shù)方案構(gòu)成的簡潔、實(shí)用的控制器，其運(yùn)行和控制性能良好，圖7和圖8分別示出系統(tǒng)中輪轂電機(jī)的實(shí)測相電流波形和pwm波形。可以看出相電流波形較好，同時，軟件設(shè)計(jì)采用一個定時器并通過查表同樣良好地完成了位置檢測與換相處理。

5　總結(jié)
    本文提出的電動車輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)遵循安全、簡單、實(shí)用原則，該系統(tǒng)采用電壓控制，同時配合設(shè)計(jì)了對應(yīng)于加速踏板踏位的電流預(yù)測控制，控制特性類似功率控制，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車駕駛習(xí)慣相符；軟件設(shè)計(jì)中僅采用一個定時器便實(shí)現(xiàn)了全部控制，軟件結(jié)構(gòu)大為簡化；僅采用了一個霍爾傳感器即能滿意地完成相電流的檢測與限流控制，降低了系統(tǒng)成本同時也大大簡化了控制電路。實(shí)驗(yàn)證明，本文構(gòu)造的輪轂電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)能夠滿足電動車實(shí)用的工程需求，且對相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。