電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊(交、直流)-20168

1、 綜述綜述： 我們?cè)趯?shí)際產(chǎn)品及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到很多控制對(duì)象或負(fù)載是電機(jī)的。我們知道電機(jī)是屬于感性負(fù)載，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)過(guò)程中需要注意很多問(wèn)題，比如沖擊電流大小，驅(qū)動(dòng)電壓、驅(qū)動(dòng)方式，怎么保證EMC、EMI性能等。下面針對(duì)我司常用的幾種類(lèi)型的電機(jī)來(lái)探討下驅(qū)動(dòng)電路模塊及一些應(yīng)用注意點(diǎn)。其中包括步進(jìn)電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)(FOC恒力矩電機(jī))、直流馬達(dá)、PG交流電機(jī)等; 目錄(目前我司常用的幾大類(lèi))：一、步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二、直流電機(jī)二、直流電機(jī)三、三、PG交流電機(jī)（交流電機(jī)（PID算法）算法）一、步進(jìn)電機(jī)介紹：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停

2、止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為步距角，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。 n 步進(jìn)電機(jī)典型內(nèi)部接線示意圖：步進(jìn)電機(jī)典型內(nèi)部接線示意圖：u 我們一般常用步進(jìn)電

3、機(jī)為四相八拍的，示意接線圖如上。下面我們例舉一款BYJ系列減速永磁式步進(jìn)電機(jī)（35BYJ46）作詳細(xì)闡述。u 接線圖： 紅線： 供電+12VDC 棕色： A相線 黃色: B相線 橙色： C相線 藍(lán)色： D相線 注注: 以上相線順序根據(jù)不同廠家、不同規(guī)格可以是不同的，具體請(qǐng)參閱相應(yīng)型號(hào)的規(guī)格書(shū)。 n 35BYJ46 主要幾個(gè)技術(shù)要求：u 1. 額定電壓:12VDCu 2. 直流電阻：130歐7%（25 ）u 3. 驅(qū)動(dòng)方式：四相八拍（即A,B,C,D四根相線）u 4. 減速比：1/85u 5. 步距角: 7.5 /85（每一拍角度值）u 6. 自定位轉(zhuǎn)矩=600gf.cmu 7. 牽入轉(zhuǎn)矩： =

4、1500gf.cm(100HZ)等等;針對(duì)以上的技術(shù)指標(biāo)需要注意以下幾點(diǎn)： 1. 供電電源：12VDC 電源需要盡量穩(wěn)定，控制在12VDC 1V以?xún)?nèi)。過(guò)大的電源紋波會(huì)造成步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，工作中會(huì)有微弱抖動(dòng)。 2. 常用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式：如順時(shí)針一個(gè)循環(huán)八拍為 A相-AB相- B相-BC相-C相-CD相-D相-DA相 ；同理逆時(shí)針一個(gè)循環(huán)八拍 為 DA相-D相- CD相-C相-BC相-B相-AB相-A相 ; 由于每根相線直流電阻典型值為130歐，結(jié)合軟件控制方式每次最多2根相線處于工作狀態(tài)。所以設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流大小為：I=2* 12V/130歐=184.6 mA , 設(shè)計(jì)時(shí)也請(qǐng)留足

5、余量：建議=200mA; 3. 每相脈沖持續(xù)時(shí)間：四相八個(gè)拍, 每個(gè)相線脈沖保持時(shí)間參考電機(jī)的自定位力矩和牽入轉(zhuǎn)矩等參數(shù)、并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及一些應(yīng)用負(fù)載場(chǎng)合實(shí)際狀況。我們一般建議采用值：4MS10MS; 并且每個(gè)相線這個(gè)驅(qū)動(dòng)時(shí)間應(yīng)盡量等長(zhǎng)，不等長(zhǎng)并且每個(gè)相線這個(gè)驅(qū)動(dòng)時(shí)間應(yīng)盡量等長(zhǎng)，不等長(zhǎng)同樣也會(huì)造成電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有抖動(dòng)同樣也會(huì)造成電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有抖動(dòng)。 注： a. 若這個(gè)時(shí)間太短（如1MS甚至更?。┺D(zhuǎn)速會(huì)很快，可能在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不好控制，容易失步，并且力矩很弱可能帶不動(dòng)相應(yīng)的負(fù)載（如擺頁(yè)、風(fēng)門(mén)等）； b. 這個(gè)時(shí)間如果太長(zhǎng)如一拍20MS或者更大，那么電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)很慢，效率很低，但是轉(zhuǎn)動(dòng)力矩會(huì)

6、得到相應(yīng)提高。一些需要大轉(zhuǎn)矩場(chǎng)合可以適當(dāng)加大這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度。這個(gè)原理也累似于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)與牽引力的關(guān)系( 這個(gè)轉(zhuǎn)速與扭矩的關(guān)這個(gè)轉(zhuǎn)速與扭矩的關(guān)系大家可以在實(shí)際使用過(guò)程中靈活調(diào)整，從而達(dá)到最佳的效果系大家可以在實(shí)際使用過(guò)程中靈活調(diào)整，從而達(dá)到最佳的效果 ！)。 4.具體轉(zhuǎn)動(dòng)角度計(jì)算方法: 我們結(jié)合減速比（1/85）及步距角（ 7.5 /85 ）這兩個(gè)參數(shù) 可以計(jì)算出軟件上應(yīng)該給幾個(gè)八拍的脈沖: 假設(shè)要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45角= ( 7.5 /85 )*8拍 *X; 得出X=63.75, 所以我們程序里面可以設(shè)置 64這個(gè)值，以達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)45 角的目的;5. 步進(jìn)電機(jī)軟件驅(qū)動(dòng)方法: 采用定時(shí)中斷

7、調(diào)用，盡量保證每個(gè)節(jié)拍的驅(qū)動(dòng)時(shí)間等長(zhǎng)，步進(jìn)電機(jī)端口賦新值盡量一次性賦值，步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)確保所有四相的驅(qū)動(dòng)口線保持關(guān)閉，若有未關(guān)閉口線則會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間通電發(fā)熱，損壞電機(jī)。另步進(jìn)電機(jī)擺動(dòng)時(shí)到達(dá)極限位置時(shí)可適當(dāng)停頓幾十毫秒(MS)時(shí)間，有利于緩解步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部線圈發(fā)熱現(xiàn)象，提升其工作及使用壽命。 n 常用步進(jìn)電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)線路常用步進(jìn)電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)線路: 1. 采用ULN2003達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片； 2. 單片機(jī)MCU驅(qū)動(dòng)IN一般建議規(guī)劃在同一個(gè)PORT口（如P1.0P1.3）因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序一般是放在中斷程序中的（當(dāng)然能保證每拍驅(qū)動(dòng)時(shí)間等長(zhǎng)也可以放主程序中處理 ); 同一個(gè)P口可以提高代碼的執(zhí)行效率；

8、3. 硬件原理實(shí)施：若單片機(jī) A-IN D-IN驅(qū)動(dòng)IN相應(yīng)口線輸出高, 則A-OUT D-OUT步進(jìn)電機(jī)實(shí)際相應(yīng)口線導(dǎo)通;注意點(diǎn): a.在空調(diào)產(chǎn)品的步進(jìn)電機(jī)控制中一般在上下角度極限點(diǎn)的時(shí)候會(huì)有個(gè)停頓過(guò)程，這個(gè)時(shí)間一般是幾十毫秒或者是零點(diǎn)幾秒，此時(shí)所有相線保持不通電狀態(tài)，這樣一方面是為了功能上實(shí)現(xiàn)的需要，一方面可以減輕步進(jìn)電機(jī)里面線圈繞組的發(fā)熱程序，延長(zhǎng)使用壽命。 b.另外一般對(duì)某些有極限位置的產(chǎn)品會(huì)在極限位置加幾個(gè)拍的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而保證步進(jìn)電機(jī)能旋轉(zhuǎn)到位，而有些會(huì)在步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行幾個(gè)或幾十個(gè)小時(shí)后利用一些限位進(jìn)行一次自動(dòng)校準(zhǔn)過(guò)程，這樣可以防止在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程由于步進(jìn)電機(jī)偶爾的失步造成運(yùn)轉(zhuǎn)角

9、度的偏離。 n 常用軟件控制處理方式常用軟件控制處理方式: 以東芝芯片TMP86FH09為例： 1. 初始代碼如圖： 2. 簡(jiǎn)易驅(qū)動(dòng)代碼如圖:（其他相關(guān)初始化及設(shè)置略） n 二、直流無(wú)刷電機(jī)介紹：無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化無(wú)刷直流電機(jī)實(shí)物圖產(chǎn)品。 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱(chēng)星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體 ，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。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(hào)，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(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功

10、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(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示報(bào)警等等；直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)具有高效率、高可靠性等特點(diǎn)，并能從很大程度上實(shí)現(xiàn)靜音效果。 n 肺寶用無(wú)霍爾傳感器FOC電機(jī)：無(wú)霍爾FOC實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)平穩(wěn)，超靜音，逆風(fēng)啟動(dòng)等性能；下面了解下FOC電機(jī)的一些技術(shù)特征：u FOC電機(jī)的特性： 1. 控制算法：無(wú)傳感器FOC2. 控制方式: 速度控制/恒DUTY PWM控制3. 調(diào)制方式：空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)4. 電流采樣方式: 2/3橋臂電阻取樣；5. 調(diào)制頻率: 16KHZ;6. 速度波動(dòng)率： 我司應(yīng)用時(shí)典型硬件接口電路原理:1. 電機(jī)采用12V供電；PWM信

11、號(hào)電壓根據(jù)相應(yīng)FOC電機(jī)規(guī)格參數(shù)來(lái)決定。2. 我司目前應(yīng)用的電機(jī)內(nèi)部PWM信號(hào)采用3.3V供電，并通過(guò)檢測(cè)MCU給定PWM波形信號(hào)的占空比Duty來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度的調(diào)節(jié)。3. IO-PWM腳給定的驅(qū)動(dòng)頻率F =4KHZ；適當(dāng)?shù)腜WM頻率可以緩解對(duì)MCU的苛刻需求。4. 軟件上鑒于PWM的頻率不是太高, 可以采用定時(shí)器模擬的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),通過(guò)調(diào)整定時(shí)器的初值參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM占空比的調(diào)整，如果要提高PWM控制的精確度建議還是采用專(zhuān)用的PWM口來(lái)輸出控制。 n FOC電機(jī)-我司應(yīng)用PWM控制信號(hào)輸出代碼(中穎SH79F084A):1. Pwm初始化相關(guān): n FOC電機(jī)-Pwm驅(qū)動(dòng)高、低檔風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)易

12、代碼示例： n BRUSHLESS COOLING FAN 直流無(wú)刷風(fēng)扇電機(jī)-高轉(zhuǎn)速、低噪聲，控制方式簡(jiǎn)單、方便，能效較高;u 該直流無(wú)刷風(fēng)扇電機(jī)的特性： 1. 控制算法：調(diào)節(jié)PWM的占空比，從而調(diào)整電機(jī)控制端的電壓值；2. 控制方式: 速度控制 /恒電壓控制；3. 調(diào)制方式：PWM脈寬調(diào)制方式;4. 調(diào)制頻率: 一般4KHZ, 根據(jù)具體硬件電路電容、電阻決定周期多少;5. 啟動(dòng)方式： 軟啟動(dòng),啟動(dòng)電壓需 6VDC；6. 保護(hù)功能：內(nèi)部鎖住保護(hù)（含電壓堵住，自動(dòng)斷電等）、極性保護(hù)（VCC與GND反接時(shí)，不導(dǎo)通）、過(guò)流保護(hù)等； 直流無(wú)刷風(fēng)扇電機(jī)-我司應(yīng)用時(shí)典型硬件接口電路原理:1.電機(jī)采用12V

13、供電；電機(jī)的控制電壓由單片機(jī)口DCFAN1-1產(chǎn)生一個(gè)2K4KHZ的PWM的信號(hào)結(jié)合電容E11的儲(chǔ)能原理，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制電壓的調(diào)整?？蛻粢话銜?huì)根據(jù)2腳的控制電壓值來(lái)約定對(duì)高、中、低等不同檔位的轉(zhuǎn)速要求；比如高檔12V,中檔9V,低檔6V等。2.PWM的周期選擇同樣也是根據(jù)E11電容的容量大小合理選擇，過(guò)大或過(guò)小的周期均不合適，周期過(guò)大電容太小，那么電壓就調(diào)節(jié)不了，一直都是滿偏的電壓值，周期過(guò)小電容太大，也可能造成電壓值調(diào)不上去，所以周期跟電容與電阻的匹配是很重要的；3.另外根據(jù)不同的直流電機(jī)控制電壓有些不同，有些直流電機(jī)是直接從控制電壓端（如2腳）取能量，取電流

14、的如右圖所示，電解電容就適當(dāng)取得比較大（可以減小電機(jī)供電紋波），但是有些直流電機(jī)可能單純只是取一個(gè)電壓信號(hào)，那么這個(gè)電容發(fā)就可以取比較小如47UF或4.7uf等；另外針對(duì)上述第三點(diǎn)提到的需要大電流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合還有一種方式值得大家借鑒： 大家可以看下下面的電機(jī)控制端電路的優(yōu)點(diǎn)有哪些:n 直流無(wú)刷風(fēng)扇電機(jī)直流無(wú)刷風(fēng)扇電機(jī)-我司應(yīng)用PWM控制信號(hào)輸出代碼(東芝TMP86FH09):1. Pwm初始化相關(guān): 電機(jī)控制函數(shù): n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) DC310V-我司使用 江蘇三江的型號(hào)YCZW003n其典型的技術(shù)指標(biāo)如下（電機(jī)絕緣溫度電機(jī)絕緣溫度E級(jí)級(jí)：繞組溫升限值75，最高允許溫度1

15、20）: n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江的型號(hào)YCZW0031. 控制接口說(shuō)明及原理示意（注: 軸流風(fēng)葉葉片寬大 、短，與轉(zhuǎn)軸幾乎是在同一平面 ，常用于送風(fēng)系統(tǒng) ，最常見(jiàn)于電風(fēng)扇、空調(diào)外機(jī)風(fēng)扇等 ，貫流風(fēng)葉葉片成長(zhǎng)條狀以軸為中心筒形排列外形似水桶 ，常用于排風(fēng)系統(tǒng)， 最常見(jiàn)的類(lèi)似吸油煙機(jī) ，空調(diào)掛機(jī)等 。 ） n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江的型號(hào)YCZW0032. 直流電機(jī)內(nèi)部電路圖： n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江的型號(hào)YCZW0033. 電機(jī)接線端子定義： n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款PG電機(jī)

16、型號(hào)YYR20-4A10-PG-2 4. 直流電機(jī)速度控制的實(shí)現(xiàn)：一般不同廠家的電機(jī)啟動(dòng)的VSP電壓及最大極限的VSP電壓有所不同; 典型速度指令電壓曲線, n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江的型號(hào)YCZW0035. 直流馬達(dá)的反饋Feed Back(FG): 采用OC門(mén)集電極開(kāi)路輸出，注意單片機(jī)IO( 建議EXT_INT)外部中斷口需外加上拉電阻;反饋脈沖一般為50%占空比的脈沖信號(hào)；然后根據(jù)電機(jī)每轉(zhuǎn)幾個(gè)脈沖反饋，來(lái)控制電機(jī)的速度； n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江型號(hào)為YCZW0036. 直流馬達(dá)的其他一些必要的保護(hù)機(jī)制: 6.1. 過(guò)電流保護(hù)

17、過(guò)電流保護(hù) 在起動(dòng)加速及轉(zhuǎn)子堵住時(shí)， 檢出連接到 Im 端子的電流,如電阻上的電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓VR=0.5V(typ)時(shí),經(jīng)過(guò)延遲時(shí)間（約 2.3S） ，便關(guān)斷開(kāi)通狀態(tài)下的高端 IGBT 輸出，停止電流的增加。用 PWM 的下一個(gè) ON 信號(hào)來(lái)解除停轉(zhuǎn)狀態(tài)。 n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江型號(hào)為YCZW0036.2. 過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù)由于外部的原因或內(nèi)部發(fā)熱，當(dāng)模塊的溫度升高到設(shè)定值（TSD=135185-typ）時(shí)， 與輸入無(wú)關(guān)而全部出力 IGBT 管關(guān)閉。 這個(gè)保護(hù)功能具有滯后性 （： TSD=50-typ） ,當(dāng)模塊溫度降低到 TSD-TSD 以下的溫度時(shí)，自動(dòng)

18、回復(fù)。再次隨從輸入，IGBT 開(kāi)通。另外，因?yàn)槟K內(nèi)部溫度檢出位置只有一個(gè)，而溫度檢出位置與發(fā)熱源的距離有一定差異，到關(guān)閉的時(shí)間也有差異，因此過(guò)熱保護(hù)回路動(dòng)作時(shí)，有可能 IC 模塊溫度已經(jīng)超過(guò)過(guò)熱保護(hù)溫度以上。6.3. 電源電壓過(guò)低保護(hù)（欠壓保護(hù)）電源電壓過(guò)低保護(hù)（欠壓保護(hù)）當(dāng) Vcc 電源降低到 IC 內(nèi)部的設(shè)定值 （Vcc=11V-typ） 時(shí)， 與輸入無(wú)關(guān)而全部出力 IGBT管關(guān)閉。這個(gè)保護(hù)功能有滯后性（Vcc：0.5V-typ） ，當(dāng) Vcc 電源達(dá)到（Vcc=11.5V-typ）這個(gè)電壓時(shí)自動(dòng)回復(fù)，再次隨從輸入，IGBT 開(kāi)通。 n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三

19、江型號(hào)為YCZW003 以下為江蘇三江型號(hào)YCZW003技術(shù)要求及銘牌信息n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江型號(hào)為YCZW003DC310V電機(jī)使用過(guò)程中的注意事項(xiàng): 特別要注意下面的上、下電的時(shí)序圖； 注注: 一般馬達(dá)運(yùn)行在最大轉(zhuǎn)速 的時(shí)候要注意控制這個(gè)VSP電 壓值，切不可超過(guò)極限值， 另在硬件和軟件上都要設(shè)置相應(yīng)應(yīng)的保護(hù)措施; n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江型號(hào)為YCZW003使用控制接口說(shuō)明使用控制接口說(shuō)明: a) PG 反饋輸出端口; 直流馬達(dá)為 12 脈沖/轉(zhuǎn)。信號(hào)輸出為三極管集電極開(kāi)路輸出。電壓：小于 Vcc（DC15 V）注入電流

20、：小于 5mA（上拉電阻的設(shè)置應(yīng)使流經(jīng)三級(jí)管的電流小于 5mA。 ）如果使用長(zhǎng)導(dǎo)線，PG 反饋線可能會(huì)受到電磁干擾，請(qǐng)盡可能減少導(dǎo)線長(zhǎng)度。（建議長(zhǎng)度小于 1 米）當(dāng) PG 線受到干擾，請(qǐng)采用阻容進(jìn)行濾波。 n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江型號(hào)為YCZW003使用注意說(shuō)明使用注意說(shuō)明:b) Vsp 速度控制端口;該端口是馬達(dá)的速度控制端口。 馬達(dá)轉(zhuǎn)速可通過(guò)一 DC 05.5V 電壓來(lái)調(diào)節(jié)。如下圖所示。當(dāng) Vsp 電壓大于等于 5.5V 時(shí)，Vsp 電壓將鉗位于 5.5V。不能使 Vsp 電壓高于 6.5V。當(dāng)啟動(dòng)和停止時(shí)，應(yīng)緩慢的調(diào)節(jié) Vsp 速度控制電壓。在馬達(dá)空載和負(fù)

21、載時(shí)，應(yīng)通過(guò)設(shè)置 Vsp 電壓，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速小于 2000rpm。當(dāng)馬達(dá)停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使 Vsp 電壓小于 0.1V。在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)使馬達(dá)固定，以保證安全。 n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)-我司目前使用的一款江蘇三江型號(hào)為YCZW003使用注意說(shuō)明使用注意說(shuō)明(續(xù)續(xù)): c) VCC; 該端口給馬達(dá)內(nèi)部信號(hào)處理 IC 提供工作電壓。Vcc 電壓： 最大額定電壓：DC 18V 允許運(yùn)行電壓范圍：DC13.516.5 V。 推薦典型電壓：DC 15V d) GND;馬達(dá)內(nèi)部電路的地線。是 Vm,Vcc,Vsp 和和 PG 的公共地線 e) Vm;馬達(dá)工作電壓。 最大額定電壓：DC 500V允許運(yùn)行電

22、壓范圍：DC50400 V。注意：請(qǐng)不要按如下方式插入一個(gè)二級(jí)管。在馬達(dá)電源端加一濾波電容是沒(méi)有效的，并且 IC 可能會(huì)被損壞。 n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司應(yīng)用時(shí)典型硬件接口電路原理:1. Vm-DC310V采用一個(gè)繼電器單獨(dú)控制，增加控制的可靠性；2. VSP電源控制采用PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，光耦隔離的方式實(shí)現(xiàn)(不共地不共地)，采用電解電容儲(chǔ)能原理及電阻分壓的原理從硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)VSP電壓的穩(wěn)定輸出及對(duì)Max極大值的限制（約7.2V以?xún)?nèi)-另外軟件上也會(huì)有相應(yīng)的閥值限制）。3. PG反饋端（OC門(mén)開(kāi)路輸出）配合光耦的隔離實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)反饋輸出脈沖的采樣工作，建議接MCU的EXT_INT

23、口（如果用定時(shí)查詢(xún)方式，請(qǐng)注意計(jì)算系統(tǒng)達(dá)最高轉(zhuǎn)速時(shí)的反饋脈沖周期）， R21與C20組成一個(gè)RC濾波電路，增加抗干擾能力，提升采樣的可靠性；注注:（為了提高轉(zhuǎn)速的控制精度，建議盡量（為了提高轉(zhuǎn)速的控制精度，建議盡量選用精度高點(diǎn)的選用精度高點(diǎn)的PWM口，如口，如12位或位或16位；位；這樣在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中不至于很被動(dòng)。這樣在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中不至于很被動(dòng)。） n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司控制DC310V電機(jī)輸出代碼(Toshiba TMP 89FS60 或 TMP89FM42UG):1.16位PWM初始化代碼： n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司控制DC310V

24、電機(jī)輸出代碼(Toshiba 89FS60 或 TMP89FM42UG):2. 直流電機(jī)的上電時(shí)序: n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司控制DC310V電機(jī)輸出代碼(Toshiba TMP 89FS60 或 TMP89FM42UG):3. 直流電機(jī)的下電時(shí)序: n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司控制DC310V電機(jī)輸出代碼(Toshiba TMP89FS60 或 TMP89FM42UG):4.直流電機(jī)的大調(diào)（粗調(diào)）代碼(100MS時(shí)基): n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司控制DC310V電機(jī)輸出代碼(Toshiba TMP86FH09 或 TMP89

25、FM42UG):5. 直流電機(jī)的細(xì)調(diào)簡(jiǎn)易代碼: else 與上面的 if( fXFANChange1) 形成呼應(yīng)， fXFANChange1=0為細(xì)調(diào); n 直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)(馬達(dá)馬達(dá)) -我司控制DC310V電機(jī)輸出代碼(Toshiba TMP86FH09 或 TMP89FM42UG):6.根據(jù)轉(zhuǎn)速反饋,并調(diào)節(jié)PWM輸出代碼（及裝載最新的PWM值）: n 注: 細(xì)調(diào)及粗調(diào)時(shí)軟件設(shè)定的參數(shù)，需要結(jié)合采樣時(shí)間計(jì)算。過(guò)早退出粗調(diào)，那么整個(gè)調(diào)節(jié)的時(shí)間比會(huì)被拉長(zhǎng)，要根據(jù)實(shí)際的電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)合理選擇參數(shù); 三、交流PG電機(jī)介紹：普通交流電機(jī)（抽頭式）其內(nèi)部有三組或多組不同的繞組，分別對(duì)應(yīng)高、中、低

26、轉(zhuǎn)速或其他轉(zhuǎn)速。通過(guò)控制不同的繼電器，來(lái)給相應(yīng)的繞組供電，從而達(dá)到調(diào)整風(fēng)速的目的。而 PG電機(jī)一般內(nèi)部只有一組主繞組及啟動(dòng)繞組組成，電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)一般是通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)可控硅控制電機(jī)的供電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的切換。PG電機(jī)的調(diào)速結(jié)合Fg反饋信號(hào)在帶載的情況下是能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制的，并且可以做到比較精確的無(wú)極變速要求。一般PG電機(jī)的調(diào)速部分分三大塊: 1.過(guò)零檢測(cè)電路 2.轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路 3.風(fēng)速驅(qū)動(dòng)電路 ; 鑒于空調(diào)PG電機(jī)在某些應(yīng)用場(chǎng)合需要有較高的響應(yīng)性，一般采用增量式的PID調(diào)節(jié)控制算法，具有很好的階躍響應(yīng)性、控制轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定，突出表現(xiàn)為能夠保證空調(diào)在上下、左右掃風(fēng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)速的

27、平穩(wěn)控制，從而更加有效地降低運(yùn)行噪音。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款額定220VAC珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2n其典型的適應(yīng)環(huán)境及條件（電機(jī)絕緣溫度電機(jī)絕緣溫度E級(jí)級(jí)：繞組溫升限值75，最高允許溫度120）: n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：設(shè)計(jì)硬件&軟件時(shí)要考究下面這些參數(shù) n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2nPG電機(jī)典型的功率、扭矩對(duì)照表（一般整機(jī)廠會(huì)比較關(guān)注的信息）： n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦

28、電機(jī) YYR20-4A10-PG-2nPG電機(jī)典型的技術(shù)要求及銘牌信息： n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)使用需關(guān)注哪些信息電機(jī)使用需關(guān)注哪些信息:1. 電機(jī)的銘牌信息要看仔細(xì)，涉及到電機(jī)的起始旋向( CW 或CCW), 電壓范圍，輸出功能內(nèi)部電氣原理連接圖、相關(guān)認(rèn)證信息等；2. 含PG電機(jī)的額定電壓參數(shù)，額定輸出功率等。這里涉及一個(gè)PG電機(jī)的效率問(wèn)題，目前常用一般交流PG電機(jī)的效率普遍不高，一般只有5060%左右的效率。比如一個(gè)額定輸出功率為20W左右的PG電機(jī)，其輸入功率估計(jì)要達(dá)到40W以上，普遍能效不是很高。但是PG電機(jī)有它

29、的優(yōu)勢(shì)： 如成本相對(duì)較低，硬件控制電路成本也低。3.另外參考銘牌上的電氣連接原理圖及規(guī)格書(shū)信息，要注意PG電機(jī)連接插座的相應(yīng)腳位定義，弱電插頭一般為VCC, GND, Vout(Fg) 反饋，PCB LAYOUT時(shí)務(wù)必要弄清楚腳位及線序。 強(qiáng)電插頭端一般為: a. N( ACN- 零線端零線端) 如圖如圖BN 棕線棕線 b. CRL (CRL-火線控制端火線控制端 ) 如圖如圖WH 白線白線 c. CF( 啟動(dòng)電容連接的另一端啟動(dòng)電容連接的另一端) 如圖如圖RD 紅線紅線 如右圖：?jiǎn)?dòng)電容(1.5uF/450V) 需跨接在紅線RD與棕線BN之間，根據(jù)PG電機(jī)工作電壓及輸出功率選擇匹配的電容參數(shù)

30、，一般廠家會(huì)在電機(jī)規(guī)格書(shū)給出該電機(jī)的最佳匹配電容；另在判斷主副繞組時(shí)應(yīng)配合規(guī)格書(shū)上的主副繞組阻值及電氣連接原理圖共同判定，如果發(fā)現(xiàn)起始旋向搞反，應(yīng)聯(lián)系廠家調(diào)整電機(jī)內(nèi)部的接線，切不可單純通過(guò)調(diào)整CRL與N 端的線序來(lái)達(dá)到換向的目的，否則可能損壞電機(jī)。另外這個(gè)啟動(dòng)電容容量將直接影響轉(zhuǎn)速，容量變小，轉(zhuǎn)速也會(huì)變慢。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)使用需關(guān)注哪些信息電機(jī)使用需關(guān)注哪些信息: 4. FG 霍爾元件傳感器輸出： 采用霍爾效應(yīng)原理: 磁場(chǎng)會(huì)對(duì)位于其中的帶電導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電荷載流子施加一個(gè)垂直于其運(yùn)動(dòng)方向的力，該力會(huì)使正負(fù)電荷分別積

31、聚到導(dǎo)體的兩側(cè)。這種現(xiàn)象在薄而平的導(dǎo)體中尤為明顯。電荷在導(dǎo)體兩側(cè)的積累會(huì)平衡磁場(chǎng)的影響，在導(dǎo)體的兩側(cè)建立穩(wěn)定的電勢(shì)差。產(chǎn)生這一電勢(shì)差的過(guò)程就叫霍爾效應(yīng)。包含前面的直流電機(jī)（馬達(dá)）里面的反饋FG輸出一般都是采用霍爾元件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量的，還有一些應(yīng)用場(chǎng)合更高，控制精度需要更高的場(chǎng)合如高精度BLDC電機(jī)控制，為了提高控制精度及響應(yīng)性可能會(huì)采用光電式編碼器來(lái)采樣測(cè)量。 調(diào)速原理概述: PG電機(jī)的調(diào)速是通過(guò)對(duì)電源的斬波的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。過(guò)零檢測(cè)信號(hào)為斬電機(jī)的調(diào)速是通過(guò)對(duì)電源的斬波的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。過(guò)零檢測(cè)信號(hào)為斬波提供了一個(gè)開(kāi)始的時(shí)刻，通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的比較來(lái)決定斬波的時(shí)間。通波提供了一個(gè)開(kāi)始

32、的時(shí)刻，通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的比較來(lái)決定斬波的時(shí)間。通過(guò)斬波可以為過(guò)斬波可以為PG提供不同平均電壓，這個(gè)平均電壓也就決定了提供不同平均電壓，這個(gè)平均電壓也就決定了PG電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢。電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊：1. FG反饋采樣電路：反饋采樣電路： PG 電機(jī)內(nèi)部Vout(Fg)一般都是集電極開(kāi)路輸出的方式（OC）配合右圖的三極管整形，RC濾波電路使反饋波形抗干擾能力更強(qiáng)。有別于前面說(shuō)到的直流馬達(dá)PG交流電機(jī)的反饋的脈沖頻率比較低些，一般一轉(zhuǎn)為3個(gè)脈沖，而前面提到

33、的直流DC310V馬達(dá)一般一轉(zhuǎn)有12個(gè)脈沖，鑒于每轉(zhuǎn)的反饋脈沖數(shù)少了，先前適用于直流電機(jī)調(diào)速的方法似乎不太適合PG交流電機(jī)的調(diào)試控制了。原因有這么幾個(gè)方面： a. PG電機(jī)一轉(zhuǎn)反饋脈沖數(shù)少了，那么原來(lái)1秒的固定時(shí)間內(nèi)所能采樣到的脈沖個(gè)數(shù)減少，要想實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)速有點(diǎn)困難，反饋脈沖數(shù)在相鄰10轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)的檔位內(nèi)不易區(qū)分開(kāi)。怎么辦？ b. 如果仍然采用原來(lái)的固定時(shí)間內(nèi)數(shù)反饋脈沖的個(gè)數(shù)的話，那么為了提高區(qū)分度可能會(huì)增加采樣的固定時(shí)間，比如把采樣時(shí)間加長(zhǎng)到2S，這樣一來(lái)采樣的的脈沖數(shù)是增加了，相鄰檔位的區(qū)分度也似乎變大了，但是要做到10RPM/Min 甚至更小的控制精度該怎么弄，還有隨著固定采樣時(shí)間從原來(lái)的

34、0.5s增加到1S或者2S甚至更改更長(zhǎng)的時(shí)間，調(diào)整的響應(yīng)速度，實(shí)時(shí)性怎么保證，難道要客戶等20秒的時(shí)間甚至更長(zhǎng)才能穩(wěn)定，鑒于這些我們必須調(diào)整采樣及計(jì)算方式，需換個(gè)思路。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊： 2. 過(guò)零檢測(cè)電路：過(guò)零檢測(cè)電路： 電路圖如下電路圖如下 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊： 3. 風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路： 目前常用的目前常用的PG交流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式主要有交流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方

35、式主要有MOC3021+雙向可控硅雙向可控硅 及固態(tài)繼電器（如及固態(tài)繼電器（如AQH2213）兩種方式）兩種方式： n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的電路模塊： 3. 風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（續(xù)）風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（續(xù)） 我們采用的就是上圖左邊的MOC3021光耦可控硅加 BT134的PG電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路方案，本負(fù)載PG電機(jī)功率在30W以?xún)?nèi)。 a. MOC3021比較常用，價(jià)格比較便宜，Vdrm=400V, 如果使用在240VAC甚至更高的市電場(chǎng)合建議采用MOC3052（當(dāng)然在保證光耦可控硅能可靠觸發(fā)的情況下，建議加大R1

36、6的阻值可以有效防止正常使用過(guò)程中的兩用電壓損壞MOC3021的情況）。 IF典型值為15mA, 在Vdrm=400V的測(cè)試條件下，I(DRM)典型值為10nA; Peak on-state voltage, either direction開(kāi)態(tài)的峰值電壓典型為1.4V(Max= 3.0V) ; 高電壓隔離性能，耐峰值PEAK -7500V(5300 VAC RMS); 峰值重復(fù)浪涌電流 ITSM=1A; b. 在PG電機(jī)的輸入L3當(dāng)加入濾波功能的差模工字電感，L3取樣方式講究：取在共模電感之后，且在NTC-5D13之后，為了提升控制板的EMC性能，提高EMI能力。取NTC之后且能夠有效防止電

37、機(jī)啟動(dòng)瞬間的浪涌電壓及電流對(duì)控制板元器件的沖擊。 c. MOC3021的6腳連接在L3經(jīng)過(guò)R17與X2電容C20之間，使RC吸收回路在保護(hù)可控硅BT134的同時(shí)，也對(duì)光耦可控硅的可控硅端也起到一個(gè)保護(hù)的作用。接法形似MOC3021感性負(fù)載的接法，但是元器件少了很多。 d. 在可控硅BT134的T1 和G門(mén)極之間并聯(lián)一個(gè)104電容及電阻，實(shí)踐證明此舉能從一定程度上增加可控硅的抗干擾能力，在噪聲環(huán)境比較惡劣的環(huán)境下，減少誤觸發(fā)、誤動(dòng)作的發(fā)生。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 4. 軟件控制方式

38、：軟件控制方式： 前面提到是利用可控硅斬波，即調(diào)節(jié)導(dǎo)通角的方式。主要也有下面幾點(diǎn)講究： 4.1. 可控硅觸發(fā)采用脈沖觸發(fā)方式，在過(guò)零點(diǎn)之后且延時(shí)時(shí)間到了（即需要開(kāi)啟可控硅時(shí)），可以輸出電平使可控硅導(dǎo)通，一般持續(xù)時(shí)間12ms的時(shí)間（如果硬件上的過(guò)零點(diǎn)偏移比較嚴(yán)重的話，這個(gè)時(shí)間要適當(dāng)延長(zhǎng)），然后切斷這個(gè)端口，利用可控硅過(guò)零點(diǎn)自己關(guān)斷的特性來(lái)自行關(guān)閉。這樣一來(lái)可以緩解驅(qū)動(dòng)可控硅耗電流較大的問(wèn)題，在阻容降壓場(chǎng)合尤為適用。 4.2 可控硅的斬波傳統(tǒng)的方式，有些人是采用一定時(shí)間間隔的定時(shí)器查詢(xún)功能來(lái)做的。比如100US或200us定時(shí)中斷來(lái)查詢(xún)，然后計(jì)算過(guò)零點(diǎn)后延時(shí)多久開(kāi)通可控硅，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約單片

39、機(jī)的系統(tǒng)資源，對(duì)于一些控制要求不高的場(chǎng)合，單片機(jī)資源比較差的項(xiàng)目這種是可以用的。我們采用的方式是過(guò)零點(diǎn)用外部中斷口檢測(cè)，同時(shí)配合一個(gè)專(zhuān)用定時(shí)器負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，這樣的好處就是能保證延時(shí)時(shí)間的精確掌控，最小的時(shí)間可以控制到1uS以下甚至0.1uS以下；這樣一來(lái)導(dǎo)通時(shí)間的調(diào)節(jié)就能更精確，轉(zhuǎn)速也就更準(zhǔn)。 4.3 PG電機(jī)的反饋脈沖的采樣處理: 前面說(shuō)到PG電機(jī)的每轉(zhuǎn)反饋的脈沖數(shù)比較少，采用跟直流電機(jī)一樣的數(shù)脈沖個(gè)數(shù)的采樣處理方式不太可行。鑒于這些影響因素，采用另一種采樣測(cè)量方法： 比如在幾個(gè)（如2個(gè)）過(guò)零中斷脈沖的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量PG電機(jī)的反饋脈沖總寬度，根據(jù)所測(cè)到的這個(gè)寬度值來(lái)輸入到PID調(diào)節(jié)算法中去運(yùn)算，輸

40、出一個(gè)當(dāng)前時(shí)刻所需要的目標(biāo)值，然后去控制可控硅的導(dǎo)通及關(guān)閉。下面我采用的方法是采樣固定一轉(zhuǎn)3個(gè)脈沖的總寬度輸入到PID算法中去并參與運(yùn)算（輸入量），另PID的調(diào)整頻繁度是通過(guò)改變過(guò)零中斷脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比如2個(gè)過(guò)零脈沖執(zhí)行一次PID調(diào)節(jié)算法。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 5. PID軟件控制算法：軟件控制算法： 前面提到我們PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速是采用PID的軟件控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，下面就來(lái)簡(jiǎn)單了解下PID的概念。 PID是比例（P）、積分（I）和微分（D）的簡(jiǎn)稱(chēng)。在過(guò)程控制中，按偏差的比例

41、（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控制器（亦稱(chēng)PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活。 控制點(diǎn)包含三種比較簡(jiǎn)單的PID控制算法，分別是：增量式算法，位置式算法，微分先行。 這三種PID算法雖然簡(jiǎn)單，但各有特點(diǎn)，基本上能滿足一般控制的大多數(shù)要求。針對(duì)我們空調(diào)上用的PG交流風(fēng)機(jī) 調(diào)速，比較適

42、合采用增量式的PID算法。 所謂增量式 PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的控制量是增量，而不是位置量的絕對(duì)數(shù)值時(shí)，可以使用增量式 PID 控制算法進(jìn)行控制。 對(duì)于增量式的算法，可以選擇的功能有:a. 濾波的選擇 b. 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程加速 c. PID增量算法的飽和作用及其抑制； PID控制算法各部分的主要作用概述控制算法各部分的主要作用概述: a. 比列部分: 比例環(huán)節(jié)的作用是對(duì)偏差瞬間作出反應(yīng)。偏差一旦產(chǎn)生控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化。 b. 積分部分: 積分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用雖然會(huì)消除靜態(tài)誤差，但也會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的超調(diào)量。

43、c. 微分部分: 在實(shí)際的控制系統(tǒng)除了希望消除靜態(tài)誤差外，還要求加快調(diào)節(jié)過(guò)程。在偏差出現(xiàn)的瞬間，或在偏差變化的瞬間，不但要對(duì)偏差量做出立即響應(yīng)（比例環(huán)節(jié)的作用） ，而且要根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)預(yù)先給出適當(dāng)?shù)募m正。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 5. PID軟件控制算法公式推導(dǎo)：軟件控制算法公式推導(dǎo)： n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 5. PID軟件控制算法公式推導(dǎo)（續(xù)）軟件控制算法公式推

44、導(dǎo)（續(xù)） 增量式 PID 控制算法可以通過(guò)上面的公式推導(dǎo)出。由上面的公式可以得到控制器的第 k1個(gè)采樣時(shí)刻的輸出值為： 將第K次采樣值與第K-1次(即前次)采樣值相減后，差值 公式推導(dǎo)為：注注: 從右邊的公式可以看出只要MCU系統(tǒng)采樣周期T恒定，一旦我們確定了A, B ，C,然后 借助采樣到的前后三次采樣值，就可以確定我們需要的增量（） 當(dāng)然想要確定當(dāng)然想要確定A,B,C的參數(shù)也不是很容易的事情，的參數(shù)也不是很容易的事情，要根據(jù)不同的負(fù)載及整機(jī)特性進(jìn)行參數(shù)整定調(diào)整工要根據(jù)不同的負(fù)載及整機(jī)特性進(jìn)行參數(shù)整定調(diào)整工作，就是我們下面要說(shuō)到的作，就是我們下面要說(shuō)到的PID的參數(shù)整定，簡(jiǎn)稱(chēng)的參數(shù)整定，簡(jiǎn)稱(chēng)

45、PID調(diào)試工作調(diào)試工作; n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 6. PID軟件控制算法的參數(shù)整定軟件控制算法的參數(shù)整定控制器參數(shù)整定控制器參數(shù)整定：指決定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) 、積分時(shí)間 Ti 、微分時(shí)間 Td 和采樣周期 Ts 的具體數(shù)值。整定的實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使其特性和過(guò)程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，取得最佳的控制效果。整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法很多整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法很多：歸納起來(lái)可分為兩大類(lèi)，即理論計(jì)算整定法和工程整定法。理論計(jì)算整定法有對(duì)數(shù)頻率特性法和根軌跡法等；工程整

46、定法有湊試法、臨界比例法、經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法和響應(yīng)曲線法等。工程整定法特點(diǎn)不需要事先知道過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，直接在過(guò)程控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定方法簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、易于掌握。具體方式有以下幾種具體方式有以下幾種: a .湊試法湊試法 按照先比例（P） 、再積分（I） 、最后微分（D）的順序。置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間 Ti =，微分時(shí)間 Td =0，在比例系數(shù) 按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投入運(yùn)行，由小到大整定比例系數(shù)Kp 。求得滿意的 1/4 衰減度過(guò)渡過(guò)程曲線。引入積分作用（此時(shí)應(yīng)將上述比例系數(shù) 設(shè)置為 5/6Kp） 。將 Ti 由大到小進(jìn)行整定。 若需引入微分作用時(shí)，則將 Td 按經(jīng)驗(yàn)值或按 Td =（

47、1/31/4） 設(shè)置，并由小到大加入。 b .臨界比列法臨界比列法在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，得到等幅振蕩的過(guò)渡過(guò)程。此時(shí)的比例系數(shù)稱(chēng)為臨界比例系數(shù) ，相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔，稱(chēng)為臨界振蕩周期 Tu ； n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 6. PID軟件控制算法的參數(shù)整定（續(xù)）軟件控制算法的參數(shù)整定（續(xù)）上面提到的這種臨界比例法使針對(duì)模擬 PID 控制器，對(duì)于數(shù)字 PID 控制器，只要采樣周期取的較小，原則上也同樣使用。在電動(dòng)機(jī)的控制中，可

48、以先采用臨界比例法，然后在采用臨界比例法求得結(jié)果的基礎(chǔ)上，用湊試法進(jìn)一步完善。表 21 的控制參數(shù)， 實(shí)際上是按衰減度為 1/4 時(shí)得到的。 通常認(rèn)為 1/4 的衰減度能兼顧到穩(wěn)定性和快速性。如果要求更大的衰減，則必須用湊試法對(duì)參數(shù)作進(jìn)一步的調(diào)整。 c. 經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法用湊試法確定 PID 參數(shù)需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，為了減少湊試次數(shù)，提高工作效率，可以借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)一定的要求，事先作少量的實(shí)驗(yàn)，以得到若干基準(zhǔn)參數(shù)，然后按照經(jīng)驗(yàn)公式，用這些基準(zhǔn)參數(shù)導(dǎo)出 PID 控制參數(shù)，這就是經(jīng)驗(yàn)法。注: 上面提到的臨界比例法就是一種經(jīng)驗(yàn)法。 d. 采樣周期的選擇采樣周期的選擇 香農(nóng)（香農(nóng)（Shanno

49、n）采樣定律）采樣定律 ：為不失真地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的變化，采樣頻率至少應(yīng)大于或等于連續(xù)：為不失真地復(fù)現(xiàn)信號(hào)的變化，采樣頻率至少應(yīng)大于或等于連續(xù)信號(hào)最高頻率分量的二倍。根據(jù)采樣定律可以確定采樣周期的上限值。實(shí)際采樣周期的選擇還要受信號(hào)最高頻率分量的二倍。根據(jù)采樣定律可以確定采樣周期的上限值。實(shí)際采樣周期的選擇還要受到多方面因素的影響，不同的系統(tǒng)采樣周期應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)選擇。到多方面因素的影響，不同的系統(tǒng)采樣周期應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)選擇。采樣周期的選擇，通常按照過(guò)程特性與干擾大小適當(dāng)來(lái)選取采樣周期：即對(duì)于響應(yīng)快、采樣周期的選擇，通常按照過(guò)程特性與干擾大小適當(dāng)來(lái)選取采樣周期：即對(duì)于響應(yīng)快、 （如流（如流量、壓

50、力）波動(dòng)大、易受干擾的過(guò)程，應(yīng)選取較短的采樣周期；反之，當(dāng)過(guò)程響應(yīng)慢（如溫度、成量、壓力）波動(dòng)大、易受干擾的過(guò)程，應(yīng)選取較短的采樣周期；反之，當(dāng)過(guò)程響應(yīng)慢（如溫度、成份）份） 、滯后大時(shí)，可選取較長(zhǎng)的采樣周期。、滯后大時(shí)，可選取較長(zhǎng)的采樣周期。采樣周期的選取應(yīng)與采樣周期的選取應(yīng)與PID參數(shù)的整定進(jìn)行綜合考慮，參數(shù)的整定進(jìn)行綜合考慮， 采樣周期應(yīng)遠(yuǎn)小于過(guò)程的擾動(dòng)信號(hào)的周期，采樣周期應(yīng)遠(yuǎn)小于過(guò)程的擾動(dòng)信號(hào)的周期，在執(zhí)行器的響應(yīng)速度比較慢時(shí)，過(guò)小的采樣周期將失去意義，因此可適當(dāng)選大一點(diǎn)；在計(jì)算機(jī)運(yùn)算在執(zhí)行器的響應(yīng)速度比較慢時(shí)，過(guò)小的采樣周期將失去意義，因此可適當(dāng)選大一點(diǎn)；在計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度允許的條件下

51、，采樣周期短，則控制品質(zhì)好；當(dāng)過(guò)程的純滯后時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，一般選取采樣周期速度允許的條件下，采樣周期短，則控制品質(zhì)好；當(dāng)過(guò)程的純滯后時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，一般選取采樣周期為純滯后時(shí)間的為純滯后時(shí)間的 1/41/8。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2 PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式：電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制方式： 7. 人們對(duì)人們對(duì)PID參數(shù)調(diào)整規(guī)則的探索參數(shù)調(diào)整規(guī)則的探索人們通過(guò)對(duì) PID 控制理論的認(rèn)識(shí)和長(zhǎng)期人工操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)， 可知 PID 參數(shù)應(yīng)依據(jù)以下幾點(diǎn)來(lái)適應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。1、 在偏差比較大時(shí)， 為使盡快消除偏差， 提高響應(yīng)速度， 同時(shí)為了避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)

52、超調(diào)， Kp取大值， Ki 取零；在偏差比較小時(shí)，為繼續(xù)減小偏差，并防止超調(diào)過(guò)大、產(chǎn)生振蕩、穩(wěn)定性變壞，Kp值要減小， Ki取小值；在偏差很小時(shí)，為消除靜差，克服超調(diào)，使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定， Kp值繼續(xù)減小， Ki值不變或稍取大。2、當(dāng)偏差與偏差變化率同號(hào)時(shí)，被控量是朝偏離既定值方向變化。因此，當(dāng)被控量接近定值時(shí)，反號(hào)的比列作用阻礙積分作用，避免積分超調(diào)及隨之而來(lái)的振蕩，有利于控制；而當(dāng)被控量遠(yuǎn)未接近各定值并向定值變化時(shí)，則由于這兩項(xiàng)反向，將會(huì)減慢控制過(guò)程。在偏差比較大時(shí)，偏差變化率與偏差異號(hào)時(shí)， Kp值取零或負(fù)值，以加快控制的動(dòng)態(tài)過(guò)程。3、偏差變化率的大小表明偏差變化的速率，Ek E(k-1 )

53、即偏差越大，Kp 取值越小， Ki 取值越大，反之亦然。同時(shí)，要結(jié)合偏差大小來(lái)考慮。4、微分作用可改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，阻止偏差的變化，有助于減小超調(diào)量，消除振蕩，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間 ts，允許加大Kp ，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度，達(dá)到滿意的控制效果。所以，在 Ek 比較大時(shí)，Kd 取零，實(shí)際為 PI 控制；在Ek 比較小時(shí)， Kd 取一正值，實(shí)行 PID 控制。 n 交流交流PG電機(jī)電機(jī) -我司使用的一款珠海凱邦電機(jī) YYR20-4A10-PG-2PG電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制算法電機(jī)應(yīng)用時(shí)的控制算法:我司目前采用的一種軟件思路我司目前采用的一種軟件思路, 并結(jié)合軟件代碼如下并結(jié)合軟件代碼如下(PID調(diào)節(jié)運(yùn)算主函數(shù)調(diào)節(jié)運(yùn)算主函數(shù) PGMotorPIDC