汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)

1、 第一章 緒 論 電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)（Eleectricc Poweer Steeeringg，縮寫EPPS）是一種種直接依靠電電機(jī)提供輔助助扭矩的動(dòng)力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，EEPS主要由由扭矩傳感器器、車速傳感感器、電動(dòng)機(jī)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)構(gòu)和電子控制制單元（ECCU）等組成成。它是近代代各種先進(jìn)汽汽車上所必備備的系統(tǒng)之一一。1.1電動(dòng)助力力轉(zhuǎn)向的發(fā)展展從最初的機(jī)械式式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MManuall Steeering，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱MS）發(fā)發(fā)展為液壓助助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)（Hydrraulicc Poweer Steeeringg，簡(jiǎn)稱HPPS），然后又出出現(xiàn)了電控液液壓助力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)（Ellectroo Hydrrau

2、licc Poweer Steeeringg，簡(jiǎn)稱EHHPS）和電電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)（Ellectriic Powwer Stteerinng，簡(jiǎn)稱EEPS）。裝配機(jī)械式轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)的汽車車，在泊車和和低速行駛時(shí)時(shí) HYPERLINK /view/759418.htm 駕駛員的轉(zhuǎn)向向操縱負(fù)擔(dān)過過于沉重，為為了解決這個(gè)個(gè)問題，美國(guó)國(guó) HYPERLINK /view/214.htm GM公司在220世紀(jì)500年代率先在在轎車上采用用了液壓助力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但但是，液壓助助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)無法兼顧車車輛低速時(shí)的的轉(zhuǎn)向輕便性性和高速時(shí)的的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性性，因此在11983年日日本 HYPERLINK /view/

3、1254268.htm Koyoo公司推出了了具備車速 HYPERLINK /view/387601.htm 感感應(yīng)功能的電電控液壓助力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這這種新型的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以以隨著車速的的升高提供逐逐漸減小的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向助力，但但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜、造價(jià)較高高，而且無法法克服液壓系系統(tǒng)自身所具具有的許多缺缺點(diǎn)，是一種種介于液壓助助力轉(zhuǎn)向和電電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向之間的過渡渡產(chǎn)品。到了了1988年年，日本 HYPERLINK /view/1257744.htm Suuzuki公公司首先在小小型轎車Ceervo上配配備了Koyyo公司研發(fā)發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助助力式電動(dòng)助助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)；19900年，日本 HYPERLINK

4、/view/42919.htm HHonda公公司也在運(yùn)動(dòng)動(dòng)型轎車NSSX上采用了了自主研發(fā)的的齒條助力式式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從從此揭開了電電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向在汽車上應(yīng)應(yīng)用的歷史。1.2 電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的的分類：機(jī)械液壓助力機(jī)械液壓助力是是我們最常見見的一種助力力方式，它誕誕生于19002年，由英英國(guó)人Freedericck W. Lanchhesterr發(fā)明，而最最早的商品化化應(yīng)用則推遲遲到了半個(gè)世世紀(jì)之后，11951年克克萊斯勒把成成熟的液壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)用在了IImperiial車系上上。由于技術(shù)術(shù)成熟可靠，而而且成本低廉廉，得以被廣廣泛普及。機(jī)械液壓助力系系統(tǒng)的主要組組成部分有液液壓

5、泵、油管管、壓力流體體控制閥、VV型傳動(dòng)皮帶帶、儲(chǔ)油罐等等等。這種助助力方式是將將一部分發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出出轉(zhuǎn)化成液壓壓泵壓力，對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施施加輔助作用用力，從而使使輪胎轉(zhuǎn)向。電子液壓助力由于機(jī)械液壓助助力需要大幅幅消耗發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)動(dòng)力，所以以人們?cè)跈C(jī)械械液壓助力的的基礎(chǔ)上進(jìn)行行改進(jìn)，開發(fā)發(fā)出了更節(jié)省省能耗的電子子液壓助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 這套系統(tǒng)的的轉(zhuǎn)向油泵不不再由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，而而是由電動(dòng)機(jī)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，并并且在之前的的基礎(chǔ)上加裝裝了電控系統(tǒng)統(tǒng)，使得轉(zhuǎn)向向輔助力的大大小不光與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向角度有關(guān)關(guān)，還與車速速相關(guān)。機(jī)械械結(jié)構(gòu)上增加加了液壓反應(yīng)應(yīng)裝置和液流流分配閥，新新增的電控系系統(tǒng)包括車速速傳感器、電電

6、磁閥、轉(zhuǎn)向向ECU等。電動(dòng)助力EPS就是英文文Electtric PPower Steerring的縮縮寫，即電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)。電動(dòng)助助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)的發(fā)展展方向。該系系統(tǒng)由電動(dòng)助助力機(jī)直接提提供轉(zhuǎn)向助力力，省去了液液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)所必需需的動(dòng)力轉(zhuǎn)向向油泵、軟管管、液壓油、傳傳送帶和裝于于發(fā)動(dòng)機(jī)上的的皮帶輪，既既節(jié)省能量，又又保護(hù)了環(huán)境境。另外，還還具有調(diào)整簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、裝配靈靈活以及在多多種狀況下都都能提供轉(zhuǎn)向向助力的特點(diǎn)點(diǎn)。正是有了了這些優(yōu)點(diǎn)，電電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)作為一一種新的轉(zhuǎn)向向技術(shù)，將挑挑戰(zhàn)大家都非非常熟知的、已已具有50多多年歷史的液液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)。駕駛員在操縱方方向

7、盤進(jìn)行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)矩矩傳感器檢測(cè)測(cè)到轉(zhuǎn)向盤的的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小，將將電壓信號(hào)輸輸送到電子控控制單元，電電子控制單元元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳傳感器檢測(cè)到到的轉(zhuǎn)矩電壓壓信號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)方向和車速速信號(hào)等，向向電動(dòng)機(jī)控制制器發(fā)出指令令，使電動(dòng)機(jī)機(jī)輸出相應(yīng)大大小和方向的的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)產(chǎn)生輔助動(dòng)力力。汽車不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時(shí)，電子子控制單元不不向電動(dòng)機(jī)控控制器發(fā)出指指令，電動(dòng)機(jī)機(jī)不工作。1.3 電動(dòng)助助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)液壓助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)已發(fā)展了了半個(gè)多世紀(jì)紀(jì)，其技術(shù)已已相當(dāng)成熟。但但隨著汽車微微電子技術(shù)的的發(fā)展，對(duì)汽汽車節(jié)能性和和環(huán)保性要求求不斷提高，該該系統(tǒng)存在的的耗能、對(duì)環(huán)環(huán)境可能造成成的污染等固固有不足已越越

8、來越明顯，不不能完全滿足足時(shí)代發(fā)展的的要求。 電動(dòng)助力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將將最新的電力力電子技術(shù)和和高性能的電電機(jī)控制技術(shù)術(shù)應(yīng)用于汽車車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能能顯著改善汽汽車動(dòng)態(tài)性能能和靜態(tài)性能能、提高行駛駛中駕駛員的的舒適性和安安全性、減少少環(huán)境的污染染等。因此，該該系統(tǒng)一經(jīng)提提出，就受到到許多大汽車車公司的重視視，并進(jìn)行開開發(fā)和研究，未未來的轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)中電動(dòng)助助力轉(zhuǎn)向?qū)⒊沙蔀檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)主流，與其其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)統(tǒng)相比，該系系統(tǒng)突出的優(yōu)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1、降低了燃油油消耗液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)需要發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓壓油泵，使液液壓油不停地地流動(dòng)，浪費(fèi)費(fèi)了部分能量量。相反電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)（EPSS）僅在需要要轉(zhuǎn)向操作時(shí)時(shí)

9、才需要電機(jī)機(jī)提供的能量量，該能量可可以來自蓄電電池，也可來來自發(fā)動(dòng)機(jī)。而而且,能量的的消耗與轉(zhuǎn)向向盤的轉(zhuǎn)向及及當(dāng)前的車速速有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向向時(shí)，電機(jī)不不工作，需要要轉(zhuǎn)向時(shí)，電電機(jī)在控制模模塊的作用下下開始工作,輸出相應(yīng)大大小及方向的的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生生助動(dòng)轉(zhuǎn)向力力矩，而且，該該系統(tǒng)在汽車車原地轉(zhuǎn)向時(shí)時(shí)輸出最大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向力矩，隨隨著汽車速度度的改變，輸輸出的力矩也也跟隨改變。該該系統(tǒng)真正實(shí)實(shí)現(xiàn)了按需需供能，是是真正的按按需供能型（on-ddemandd）系統(tǒng)。汽汽車在較冷的的冬季起動(dòng)時(shí)時(shí)，傳統(tǒng)的液液壓系統(tǒng)反應(yīng)應(yīng)緩慢，直至至液壓油預(yù)熱熱后才能正常常工作。由于于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)不依賴于于發(fā)動(dòng)機(jī)

10、而且且沒有液壓油油管，對(duì)冷天天氣不敏感，系系統(tǒng)即使在-40時(shí)也也能工作，所所以提供了快快速的冷起動(dòng)動(dòng)。由于該系系統(tǒng)沒有起動(dòng)動(dòng)時(shí)的預(yù)熱，節(jié)節(jié)省了能量。不不使用液壓泵泵，避免了發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的寄生生能量損失，提提高了燃油經(jīng)經(jīng)濟(jì)性，裝有有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車車輛和裝有液液壓助力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)的車輛輛對(duì)比實(shí)驗(yàn)表表明，在不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向情況下，裝裝有電動(dòng)助力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的的國(guó)輛燃油消消耗降低2.5%，在使使用轉(zhuǎn)向情況況下，燃油消消耗降低了55.5%。2、增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向向跟隨性在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)中，電電動(dòng)助力機(jī)與與助力機(jī)構(gòu)直直接相連可以以使其能量直直接用于車輪輪的轉(zhuǎn)向。該該系統(tǒng)利用慣慣性減振器的的作用，使車車輪的反轉(zhuǎn)和和轉(zhuǎn)向

11、前輪擺擺振大大減水水。因此轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)的抗擾擾動(dòng)能力大大大增強(qiáng)和液壓壓助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)相比，旋旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生生于電機(jī)，沒沒有液壓助力力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向向遲滯效應(yīng)，增增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向車車輪對(duì)轉(zhuǎn)向盤盤的跟隨性能能。3、改善了轉(zhuǎn)向向回正特性直到今天，動(dòng)力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性性能的發(fā)展已已經(jīng)到了極限限,電動(dòng)助力力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的的回正特性改改變了這一切切。當(dāng)駕駛員員使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一角度后后松開時(shí)，該該系統(tǒng)能夠自自動(dòng)調(diào)整使車車輪回到正中中。該系統(tǒng)還還可以讓工程程師們利用軟軟件在最大限限度內(nèi)調(diào)整設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)以獲獲得最佳的回回正特性。從從最低車速到到最高車速，可可得到一簇回回正特性曲線線。通過靈活活的軟件編程程，容易得到到電機(jī)在不同同車速及

12、不同同車況下的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性，這這種轉(zhuǎn)矩特性性使得該系統(tǒng)統(tǒng)能顯著地提提高轉(zhuǎn)向能力力，提供了與與車輛動(dòng)態(tài)性性能相機(jī)匹配配的轉(zhuǎn)向回正正特性。而在在傳統(tǒng)的液壓壓控制系統(tǒng)中中，要改善這這種特性必須須改造底盤的的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)實(shí)現(xiàn)起來有一一定困難。4、提高了操縱縱穩(wěn)定性通過對(duì)汽車在高高速行駛時(shí)過過度轉(zhuǎn)向的方方法測(cè)試汽車車的穩(wěn)定特性性。采用該方方法，給正在在高速行駛（1100km/h）的汽車車一個(gè)過度的的轉(zhuǎn)角迫使它它側(cè)傾，在短短時(shí)間的自回回正過程中，由由于采用了微微電腦控制，使使得汽車具有有更高的穩(wěn)定定性，駕駛員員有更舒適的的感覺。1.4 電動(dòng)動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)的發(fā)展趨趨勢(shì)上個(gè)世紀(jì)80年年代開始，人人們開始研究究

13、電子控制式式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，簡(jiǎn)稱EEPS(Ellectriic Powwer Stteerinng)。EPPS是在EHHPS(電控控液壓助力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上發(fā)展起來來的，其結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件件數(shù)量大大減減少、可靠性性增強(qiáng)，它取取消EHPSS的液壓油泵泵、液壓管路路、液壓油缸缸和密封圈等等配件，純粹粹依靠電動(dòng)機(jī)機(jī)通過減速機(jī)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，解解決了長(zhǎng)期以以來一直存在在的液壓管路路泄漏和效率率低下的問題題。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)是在傳統(tǒng)統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)的基礎(chǔ)上上發(fā)展起來的的。它利用電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的的動(dòng)力來幫助助駕駛員進(jìn)行行轉(zhuǎn)向操作，系系統(tǒng)主要由三三大部分構(gòu)成成，信號(hào)傳感感裝置(包括括扭矩傳感器器、

14、轉(zhuǎn)角傳感感器和車速傳傳感器)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)構(gòu)(電機(jī)、離離合器、減速速傳動(dòng)機(jī)構(gòu))及電子控制制裝置。電動(dòng)動(dòng)機(jī)僅在需要要助力時(shí)工作作，駕駛員在在操縱轉(zhuǎn)向盤盤時(shí)，扭矩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角傳感器根根據(jù)輸入扭矩矩和轉(zhuǎn)向角的的大小產(chǎn)生相相應(yīng)的電壓信信號(hào)，車速傳傳感器檢測(cè)到到車速信號(hào)，控控制單元根據(jù)據(jù)電壓和車速速的信號(hào)，給給出指令控制制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生生所需要的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向助力。從從國(guó)內(nèi)外的研研究來看，EEPS今后的的研究主要集集中在以下幾幾方面： (1)EPS助力力控制策略。助助力控制策略略的主要目的的是根據(jù)轉(zhuǎn)向向助力特性曲曲線確定助力力電動(dòng)機(jī)的助助力大小，輔輔助駕駛員實(shí)實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向向?？刂撇呗月允荅PS研研究的重點(diǎn)。

15、(2)系統(tǒng)匹配配技術(shù)。助力力特性的匹配配、電機(jī)及減減速機(jī)構(gòu)的匹匹配、傳感器器的匹配以及及EPS系統(tǒng)統(tǒng)與其它子系系統(tǒng)進(jìn)行匹配配，是使整車車性能達(dá)到最最優(yōu)的關(guān)鍵。(3)可靠性。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駕乘人員的“生生命線”之一一，必須保證證高度可靠性性。EPS除除了應(yīng)有良好好的硬件保證證外，還需要要良好的軟件件做支撐，因因此對(duì) EPPS的可靠性性提出了很高高的要求。由于技術(shù)、制造造和維修成本本等原因，目目前大部分汽車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍以以液壓助力的的HPS(包包括 ECHHPS、EHHPS)為主主。線控轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)由于成成本高以及現(xiàn)現(xiàn)有法規(guī)限制制等原因，在在近期很難在在車輛上裝配配。EPS具具有節(jié)能與環(huán)環(huán)保等諸多優(yōu)

16、優(yōu)點(diǎn)，EPSS取代HPSS是今后一段段時(shí)間內(nèi)汽車車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)發(fā)展的趨勢(shì)。 第二章章 硬件件電路設(shè)計(jì) 汽車電電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向向系統(tǒng)（Ellectriic Powwer Stteerinng）結(jié)構(gòu)的的工作原理:當(dāng)汽車的方方向盤開始轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭矩矩傳感器開始始檢測(cè)其輸入入軸，并把扭扭矩信號(hào)傳輸輸給控制中心心，此時(shí)的波波形有毛刺，并并不是能夠用用來調(diào)制的PPWM波。而而整形電路的的作用便是把把毛刺去掉，得得到矩形波。然后無刷直流電機(jī)里面對(duì)應(yīng)的三個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，以及在汽車變速箱上面安裝的車速傳感器傳給的模擬量，經(jīng)過ECU分析處理這些模擬量，按程序指令的方式對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制，通過改變輸出P

17、WM來控制三相橋中的MOS管的導(dǎo)通順序控制電機(jī)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向的目的。扭矩傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)DSP(TMS320扭矩傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)DSP(TMS320F240)控制器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路位置信號(hào)整形電路轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路位置信號(hào)整形電路逆變器電路功率驅(qū)動(dòng)電路換相邏輯電路逆變器電路功率驅(qū)動(dòng)電路換相邏輯電路車速傳感器車速傳感器系統(tǒng)硬件模塊連連接圖如圖系統(tǒng)硬件模模塊框圖所示示，硬件系統(tǒng)統(tǒng)主要由DSSP 最小系系統(tǒng)及擴(kuò)展電電路、換相邏邏輯電路、功率驅(qū)動(dòng)電路路、逆變器電電路、轉(zhuǎn)子位置檢檢測(cè)電路等部部分組成。電動(dòng)機(jī)的功功能是根據(jù)電電子控制單元元的指令輸出出適宜的輔助助扭矩，是EEPS的

18、動(dòng)力力源，電機(jī)對(duì)對(duì)EPS的性性能有很大影影響，是EPPS的關(guān)鍵部部件之一。作作為EPS系系統(tǒng)助力的提提供者，根據(jù)據(jù)系統(tǒng)要求，我我們選擇直流流無刷電機(jī)。2.1 直流無無刷電機(jī)直流無刷電機(jī):又稱“無換換向器電機(jī)交交一直一交系系統(tǒng)”或“直直交系統(tǒng)”。是是將交流電源源整流后變成成直流，再由由逆變器轉(zhuǎn)換換成頻率可調(diào)調(diào)的交流電,但是,注意意此處逆變器器是工作在直直流斬波方式式。無刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)Brushhless Direcct Currrent Motorr ,BLDDC,采用方方波自控式永永磁同步電機(jī)機(jī),以霍爾傳傳感器取代碳碳刷換向器,以釹鐵硼作作為轉(zhuǎn)子的永永磁材料;產(chǎn)產(chǎn)品性能超越越傳統(tǒng)直流電電機(jī)的所

19、有優(yōu)優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又又解決了直流流電機(jī)碳刷滑滑環(huán)的缺點(diǎn),數(shù)字式控制制,是當(dāng)今最最理想的調(diào)速速電機(jī)。主電路是一個(gè)典典型的電壓型型交直交交電路，逆變變器提供等幅幅等寬5-226kHz調(diào)制波的的對(duì)稱交變矩矩形波。永磁磁體n-s交交替交換使位位置傳感器產(chǎn)產(chǎn)生相位差1120的u、v、ww方波，結(jié)合合正/反轉(zhuǎn)信信號(hào)產(chǎn)生有效效的6狀態(tài)編編碼信號(hào)：1101、1000、1100、010、0011、0001，通過邏邏輯組件處理理產(chǎn)生t1t4導(dǎo)通、tt1t6導(dǎo)導(dǎo)通、t3t6導(dǎo)通、tt3t2導(dǎo)導(dǎo)通、t5t2導(dǎo)通、tt5t4導(dǎo)導(dǎo)通，也就是是說將直流母母線電壓依次次加在a+bb-、a+cc-、b+cc-、b+aa-、c+aa

20、-、c+bb-上，這樣樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過過一對(duì)n-ss極，t1t6功率管管即按固定組組合成6種狀狀態(tài)的依次導(dǎo)導(dǎo)通。每種狀狀態(tài)下，僅有有兩相繞組通通電，依次改改變一種狀態(tài)態(tài)，定子繞組組產(chǎn)生的磁場(chǎng)場(chǎng)軸線在空間間轉(zhuǎn)動(dòng)60電電角度，轉(zhuǎn)子子跟隨定子磁磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)當(dāng)于60電角角度空間位置置，轉(zhuǎn)子在新新位置上，使使位置傳感器器u、v、ww按約定產(chǎn)生生一組新編碼碼，新的編碼碼又改變了功功率管的導(dǎo)通通組合，使定定子繞組產(chǎn)生生的磁場(chǎng)軸再再前進(jìn)60電電角度，如此此循環(huán)，無刷刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)動(dòng)負(fù)載作連續(xù)續(xù)旋轉(zhuǎn)。正因因?yàn)闊o刷直流流電動(dòng)機(jī)的換換向是自身產(chǎn)產(chǎn)生的，而不不是由逆變器器強(qiáng)制換向的的，所以也稱稱作自

21、控式同同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)在這里受受到控制單元元的指令控制制輸出適宜的的扭矩，進(jìn)而而控制車輪的的轉(zhuǎn)向，它是是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)功能最重要要的器件之一一，所以需要要可靠性比較較強(qiáng)，而且對(duì)對(duì)應(yīng)的性價(jià)比比比較好的器器件，在這里里我們采用的的直流無刷直直流電機(jī)的參參數(shù)如下表所所示：型式直流無刷電動(dòng)機(jī)機(jī)額定時(shí)間S22分鐘標(biāo)稱輸出150W額定轉(zhuǎn)速1200r/mmin/DCC12V/330A額定轉(zhuǎn)矩1.2N/300A額定電流30A旋轉(zhuǎn)方向正反轉(zhuǎn)允許最大電流35A2.2 DSSP芯片結(jié)構(gòu)構(gòu)與性能的介介紹DSP(Diggital Signaal Proocessoor)實(shí)際上上也是一種單單片機(jī)，它同同樣是將中央央處理單

22、元、控控制單元和外外圍設(shè)備集成成到一塊芯片上。DSSP最早是針針對(duì)數(shù)字處理理，特別是語語音、圖象信信號(hào)的各種處處理而開發(fā)的的。由于這類類信號(hào)處理的的算法復(fù)雜，要要求DSP必必須具有強(qiáng)大大快速的運(yùn)算算能力。因此此，DSP有有別與普通的的單片機(jī)，它它采用了多組組總線技術(shù)實(shí)實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)行行機(jī)制，從而而極大的提高高了運(yùn)行速度度，也提供了了非常靈活的的指令系統(tǒng)。近近些年來，各各種集成化單單片DSP的的性能不斷得得以改進(jìn)，相相應(yīng)的軟件和和開發(fā)工具日日臻完善，價(jià)價(jià)格迅速下降降，使得DSSP在控制領(lǐng)領(lǐng)域的應(yīng)用備備受關(guān)注。在在本論文里面面我們主要用用的是TMSS320LFF240這一一芯片,就這這一芯片做以以下的

23、介紹:TMS320LLF240是是TI公司在在TMS3220C2XXX的基礎(chǔ)上推推出的一種專專用定點(diǎn)DSSP芯片，該該器件利用了了TI的可重重用DSP核核心技術(shù)，顯顯示出TI的的特殊能力通過在單單一芯片上集集成一個(gè)DSSP內(nèi)核和各各種外設(shè)器件件，從而制造造出面向各種種工程應(yīng)用的的DSP方案案。作為第一個(gè)數(shù)字字電機(jī)控制器器的專用DSSP，TMSS320C2440和TMSS320F2440確立了單單片數(shù)字電機(jī)機(jī)控制器的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，可支持持電機(jī)的轉(zhuǎn)向向、指令的產(chǎn)產(chǎn)生、控制算算法的處理、數(shù)數(shù)據(jù)的交流和和系統(tǒng)控制監(jiān)監(jiān)控等功能?？煽蓮V泛應(yīng)用于于廠房自動(dòng)化化系統(tǒng)、工業(yè)業(yè)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)和功率轉(zhuǎn)換換、供熱、通通風(fēng)和空

24、調(diào)（HHAVC）系系統(tǒng)。其主要要特性如下：采用TMS3320C2XXX CPUU內(nèi)核：有332位中央邏邏輯運(yùn)算單元元（CALUU）；內(nèi)含332位累加器器（ACC）；16位16位并行行乘法器；88個(gè)16位輔輔助寄存器；具有50nss(20MIIPS)指令令周期；含544字節(jié)節(jié)16位在片片數(shù)據(jù)/程序序雙向RAMM；帶有16k字字節(jié)Flassh EEPPROM：雙向10位串串行數(shù)模轉(zhuǎn)換換器的采樣速速率可達(dá)1666kHz；具有28個(gè)獨(dú)獨(dú)立可編程、復(fù)復(fù)用I/O腳腳；有串行外設(shè)接接口（SPII）和SCII接口；自帶強(qiáng)大的事事件管理器；（1） 12 路比較/PPWM 通道道，其中9 路為獨(dú)立（2） 3 個(gè)個(gè)

25、16 位通通用定時(shí)器，共共有6 種模模式。（3） 3 個(gè)個(gè)具有死區(qū)功功能的全比較較單元。（4） 4 個(gè)個(gè)捕獲單元。其其中兩個(gè)具有有直接連接正正交編碼器脈脈沖的能力。帶有實(shí)時(shí)中斷斷的看門狗電電路；支持硬件JTTAG硬件仿仿真。TMSS320F2440 采用哈哈佛結(jié)構(gòu) ,流水線操作作 ,大大提提高了指令執(zhí)執(zhí)行速度。優(yōu)優(yōu)化的 CPPU結(jié)構(gòu) ,更加快了指指令執(zhí)行速度度。TMS3320F2440 的指令令系統(tǒng)是與其其它數(shù)字信號(hào)號(hào)處理器一脈脈相承的 ,它提供了豐豐富的“乘累加”指令 ;這這使電機(jī)控制制中的數(shù)字濾濾波 ,如 IIR、FFIR 等 ,實(shí)現(xiàn)方便便快速.2.3 最小小系統(tǒng)及外圍圍擴(kuò)展電路本系統(tǒng)中，

26、DSSP最下系統(tǒng)統(tǒng)擴(kuò)展電路設(shè)設(shè)計(jì)如圖所示示。主要引腳腳的接法如下下： 與時(shí)鐘源模塊塊相關(guān)的引腳腳。我們使用用DSP的內(nèi)內(nèi)部振蕩器，此此時(shí)引腳/OOSCBYPP接高電平。而而使用內(nèi)部振振蕩器，引腳腳XTAL11/CLKIIN和XTAAL2分別接接外部晶振的的一端。時(shí)鐘鐘源模塊采用用鎖相環(huán)（PPLL）技術(shù)術(shù)，對(duì)外部時(shí)時(shí)鐘頻率進(jìn)行行備頻。得到到非常穩(wěn)定的的內(nèi)部時(shí)鐘。與存儲(chǔ)器擴(kuò)展展相關(guān)的引腳腳。存儲(chǔ)器擴(kuò)擴(kuò)展主要是TTMS3200F240內(nèi)內(nèi)部存儲(chǔ)容量量有限，同時(shí)時(shí)也考慮到調(diào)調(diào)試過程中可可以方便將程程序下載到片片外高速SRRAM中，不不用頻繁的寫寫片內(nèi)EPPROMM。存儲(chǔ)器擴(kuò)擴(kuò)展采用的是是高速靜態(tài)RRA

27、M芯片CCY7C199，它它的存儲(chǔ)容量量為32k bytess，地址總線線為15位，數(shù)數(shù)據(jù)總線為88位。在本系系統(tǒng)中，使用用了兩片CYY7C199，組組成32k wordss的高速存儲(chǔ)儲(chǔ)器。CY77C199的的數(shù)據(jù)存取周周期是lOnns，而TMMS320FF240的CCPU周期是是50ns，因因此，用于產(chǎn)產(chǎn)生等待信號(hào)號(hào)的readdy引腳無需需連接到存儲(chǔ)儲(chǔ)器，直接經(jīng)經(jīng)電阻接到高高電平。 系統(tǒng)復(fù)位引引腳。電源復(fù)復(fù)位使用/PPORFSFFT引腳，將將其接在阻容容電路中，引引腳上產(chǎn)生由由低到高變化化時(shí)系統(tǒng)復(fù)位位。/ RSS在作為輸入入時(shí)作用和/ PORFFSFT是相相同的，因此此將其直接拉拉高。圖中V

28、VCCP編程程電壓接為高高，用于調(diào)試試和燒寫fllash，因因此看門狗復(fù)復(fù)位功能可以以禁止。在調(diào)調(diào)試完成后，VVCCP接地地，以防止干干擾對(duì)程序及及看門狗的意意外操作。TMS320FF240最小小系統(tǒng)及其擴(kuò)擴(kuò)展電路與JTAG（JJoint Test Actioon Grooup）接口口相關(guān)的引腳腳。程序的下下載是通過JJTAG接口口完成的。這這個(gè)接口經(jīng)過過轉(zhuǎn)換電路（仿仿真器）與PPC機(jī)的并行行口相連。除除了電源，地地之外，DSSP的JTAAG接口還有有7個(gè)引腳。其其中，EMVVO，EMVV1需要拉高高，其他引腳腳TDI，TTDO，TMMS，TCKK，/TRSST直接與仿仿真器相連。DSP工作方

29、方式選擇引腳腳（MP和/MC）。該該引腳是決定定DSP是工工作在微處理理器模式還是是微計(jì)算機(jī)模模式。若為低低電平，選擇擇內(nèi)部程序存存儲(chǔ)器；若為為高電平，選選擇外部程序序存儲(chǔ)器。與A/D轉(zhuǎn)換換模塊相關(guān)的的引腳。（11）ADC00-ADC115為16個(gè)個(gè)模擬輸入通通道。其中，AADC0-AADC7屬于于第一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器；ADC8-ADC155屬于第二個(gè)個(gè)A/D轉(zhuǎn)換換器。ADCC0，ADCC1，ADCC8，ADCC9與I/OO復(fù)用。（22）VREFFHI和VRREFLO為為模擬基準(zhǔn)電電壓引腳（33）VCCAA和VSSAA，模擬電源源引腳。VCCCA和VSSSA，分別別接到5V直直流電源和模模擬地上

30、。與外部中斷有有關(guān)的引腳，TTMS3200F240的事件件管理器提供供了外部中斷斷PDPINNT來實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)護(hù)。過流保護(hù)護(hù)首先通過電電流檢測(cè)電路路檢測(cè)電流，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為DSPP需要的5VV電壓ADCCIN2,然然后通過比較較器LM3993設(shè)定允許許最大電流值值，當(dāng)母線電電流超過設(shè)定定值時(shí)，輸出出低電平的故故障信號(hào)APPROTFCCT，接DSSP的PDPPINT引腳腳。2.4 扭矩矩傳感器 它是是用來測(cè)量駕駕駛員作用在在方向盤上面面的力矩大小小和方向。在在這里采用的的是電位式傳傳感器，它輸輸出兩個(gè)彼此此獨(dú)立的主副副信號(hào)，控制制單元用副信信號(hào)來檢查主主信號(hào)是否正正確。利用扭扭桿連接的輸輸入、輸

31、出軸軸間的相對(duì)位位移，使點(diǎn)位位表產(chǎn)生位移移。 如圖所示： 2.5 霍爾爾傳感器霍爾位置傳感器器是一種檢測(cè)測(cè)物體位置的的磁場(chǎng)傳感器器。用它們可可以檢測(cè)磁場(chǎng)場(chǎng)及其變化，可可在各種與磁磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)場(chǎng)合中使用?；艋魻栁恢脗鞲懈衅饕曰魻栃?yīng)原理為其其工作基礎(chǔ)。采用霍爾元件、霍爾開關(guān)電路、霍爾線性電路以及各種補(bǔ)償和保護(hù)電路和磁路組件組合成霍爾位置傳感器。包括：霍爾位置基準(zhǔn)傳感器、霍爾零位傳感器、霍爾行程傳感器、霍爾齒輪傳感器、霍爾接近開關(guān)等等。霍爾位置傳感器器必須滿足以以下兩個(gè)條件件：位置傳感器在一一個(gè)電周期內(nèi)內(nèi)所產(chǎn)生的開開關(guān)狀態(tài)是不不重復(fù)的，每每一個(gè)開關(guān)狀狀態(tài)所占的電電角度相等。 位置傳感器在一一個(gè)電

32、周期內(nèi)內(nèi)所產(chǎn)生的開開關(guān)狀態(tài)數(shù)應(yīng)應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的的工作狀態(tài)數(shù)數(shù)相對(duì)應(yīng)。 位置傳感器輸出出的開關(guān)狀態(tài)態(tài)能滿足以上上條件，那么么總可以通過過一定的邏輯輯變換將位置置傳感器的開開關(guān)狀態(tài)與電電動(dòng)機(jī)的換相相狀態(tài)對(duì)應(yīng)起起來，進(jìn)而完完成換相。對(duì)對(duì)于三相無刷刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)，其位置傳傳感器的霍爾爾元件的數(shù)量量是3，安裝裝位置應(yīng)當(dāng)間間隔120 電角度，其其輸出信號(hào)是是Ha、Hbb、Hc。 車速傳感器 車速信號(hào)號(hào)也是系統(tǒng)控控制重要依據(jù)據(jù)之一，一方方面它與轉(zhuǎn)矩矩信號(hào)結(jié)合用用以確定系統(tǒng)統(tǒng)控制的目標(biāo)標(biāo)電流，一方方面用于保證證系統(tǒng)的安全全性和可靠性性，即當(dāng)車速速超出系統(tǒng)設(shè)設(shè)定的助力范范圍時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)將停止助力力，改為手動(dòng)動(dòng)操作。車

33、速速信號(hào)由車速速傳感器測(cè)得得，車速傳感感器也有多種種類型，主要要是利用電磁磁原理和光學(xué)學(xué)原理制成。常常見的車速傳傳感器工作原原理如圖所示示，車速傳感感器由永久磁磁鐵、鐵芯及及線圈組成。由由于傳感器的的頂端設(shè)置在在附有齒的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子附近，當(dāng)當(dāng)附有齒的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，從從傳感器的永永久磁鐵出來來的磁通量發(fā)發(fā)生變化，在在線圈上就會(huì)會(huì)產(chǎn)生交流電電流。圖為車車速傳感器的的工作原理。 1.輪毅 22.轉(zhuǎn)子 3.永久磁磁鐵 4.輸輸出信號(hào)電壓壓 5.高高速時(shí) 66.低速時(shí)車速傳感器的輸輸出信號(hào)一般般是經(jīng)里程表表處理后，變變成方波信號(hào)號(hào)送給控制系系統(tǒng)。在本文文的研究中，采采用脈沖發(fā)生生器來模擬實(shí)實(shí)際的車速信信號(hào)，用

34、于對(duì)對(duì)控制策略的的研究。2.7 換相相邏輯電路的的設(shè)計(jì)無刷直流電機(jī)的的定子電樞繞繞組換相和正正反轉(zhuǎn)控制是是通過用反映映電機(jī)轉(zhuǎn)子位位置的霍爾信信號(hào)改變MOOSFET功功率管的開通通和關(guān)斷的順順序來實(shí)現(xiàn)的的。TMS3320F2440有3個(gè)116位的通用用定時(shí)器。用用通用定時(shí)器器產(chǎn)生控制電電機(jī)電壓調(diào)制制的PWM波波，同時(shí)用硬硬件電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電子換相。其其電路如圖所示：用GAL16VV8實(shí)現(xiàn)電子子換相電路圖圖該電路圖要用到到一GAL116V8這一一芯片來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。GAL116V8的建建議工作電平平為5V，也也可以工作在在3.3V以以下。具有66432邏邏輯與門陣列列和8個(gè)可編編程輸出邏輯輯單元。也可可以對(duì)

35、各個(gè)輸輸入端口的邏邏輯信號(hào)及其其非信號(hào)按邏邏輯與連接實(shí)實(shí)現(xiàn)譯碼功能能。其最大傳傳輸延時(shí)為33.5ns。將根據(jù)DSP捕捕獲的霍爾信信號(hào)（Ha1，Hb1，Hc1），DSSP輸出的六六個(gè)狀態(tài)信號(hào)號(hào)PHASEE1PHAASE6，DDSP輸出的的PWM調(diào)制制信號(hào)PWMM1和電流保保護(hù)電路輸出出的保護(hù)信號(hào)號(hào)APROTTECT行邏邏輯組合變換換后得到控制制6個(gè)功率管管的觸發(fā)信號(hào)號(hào)（PWM111PWWM16）。在前面我們?cè)?jīng)經(jīng)對(duì)電機(jī)的工工作原理做過過描述，轉(zhuǎn)子子在定子電樞樞繞組合成磁磁場(chǎng)和永磁磁磁場(chǎng)的相互作作用下沿順時(shí)時(shí)針方向連續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)個(gè)霍爾傳感器器交替輸出三三個(gè)寬為1880度電角度度，相位互差差為12

36、0度度電角度的方方波信號(hào)，該該信號(hào)經(jīng)DSSP邏輯變換換后與PWMM調(diào)制信號(hào)和和電流保護(hù)信信號(hào)經(jīng)過邏輯輯組合變換得得到使逆變器器功率管按VV1V2，VV2V3，VV3V4，VV4V5，VV5V6，VV6V1.的順序?qū)?dǎo)通的觸發(fā)信信號(hào)。位置檢測(cè)電路設(shè)設(shè)計(jì)控制無刷直流電電動(dòng)機(jī)時(shí)，DDSP控制器器主要是根據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)子當(dāng)前的的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，發(fā)發(fā)出相應(yīng)的控控制字，通過過改變PWMM脈沖信號(hào)的的占空比來實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的的控制。無刷刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置置是由位置傳傳感器檢測(cè)出出來的。在本本設(shè)計(jì)方案中中，采用了三三個(gè)磁敏式位置傳傳感器（霍爾爾元件）。常常見的磁敏式式位置傳感器器是由霍爾元元件或霍爾集集成電路構(gòu)成成的，

37、世界上上第一臺(tái)無刷刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)就使用了霍霍爾元件式位位置傳感器。霍霍爾元件式位位置傳感器由由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、性能可靠且且成本低，是是目前在無刷刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)上應(yīng)用最多多的一種位置置傳感器。對(duì)于本系統(tǒng)反電電動(dòng)勢(shì)為梯形形波，兩相導(dǎo)導(dǎo)通Y型三相相六狀態(tài)無刷刷直流電機(jī)，我們將三個(gè)霍爾組件以彼此間隔120o 空間電角度安裝在電機(jī)定子上，由于電機(jī)永磁體的極弧寬度為180o電角度，這樣當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)霍爾組件便交替輸出三個(gè)寬為180o電角度、相位互差120o 電角度的方波信號(hào)。而此時(shí)得到的位置信號(hào)是有毛刺和諧波干擾的脈沖信號(hào)，我們要經(jīng)過整形電路才能得到上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脈沖信號(hào)。位置信號(hào)整形電電

38、路整形電路如圖所所示?；魻栐a(chǎn)生的電電動(dòng)勢(shì)很低，我我們要加上拉拉電阻以提高高其輸出電壓壓。LM3224比較器具有電電源電壓范圍圍寬、靜態(tài)功耗小小、可單電源使使用、價(jià)格低廉等等優(yōu)點(diǎn)，因此此被廣泛應(yīng)用用在各種電路路中，本系統(tǒng)統(tǒng)整形電路首首先經(jīng)LM3244比較器進(jìn)行行簡(jiǎn)單整形，再再經(jīng)施密特觸觸發(fā)器得到上上升沿和下降降沿都很陡峭峭的矩形脈沖沖信號(hào)。整形電路所用施施密特觸發(fā)器器輸入與輸出出為反相關(guān)系系，又稱作施施密特觸發(fā)器器與非門，其其特點(diǎn)如下： 施密特觸發(fā)發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)，其其維持和轉(zhuǎn)換換完全取決于于輸入電壓的的大小。 電電壓傳輸特性性特殊，有兩兩個(gè)不同的閾閾值電壓（正正向閾值電壓壓 和負(fù)向閾

39、閾值電壓 ） 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。整形電路輸出脈脈沖信號(hào)我們知道，門電電路有一個(gè)閾閾值電壓，當(dāng)當(dāng)輸入電壓從從低電平上升升到閾值電壓壓或從高電平平下降到閾值值電壓時(shí)電路路的狀態(tài)將發(fā)發(fā)生變化。施施密特觸發(fā)器器是一種特殊殊的門電路，與與普通的門電電路不同，施施密特觸發(fā)器器有兩個(gè)閾值值電壓，分別別稱為正向閾閾值電壓和負(fù)負(fù)向閾值電壓壓。在輸入信信號(hào)從低電平平上升到高電電平的過程中中使電路狀態(tài)態(tài)發(fā)生變化的的輸入電壓稱稱為正向閾值值電壓，在輸輸入信號(hào)從高高電平下降到到低電平的過過程中使電路路狀態(tài)發(fā)生變變化的輸入電電壓稱為負(fù)向向閾值電壓。正正向閾值電壓壓與負(fù)向閾值值電壓之差稱稱

40、為回差電壓壓，普通門電路路的電壓傳輸輸特性曲線是是單調(diào)的，施施密特觸發(fā)器器的電壓傳輸輸特性曲線則則是滯回的，我我們稱之為回回差特性。當(dāng)傳輸?shù)男判盘?hào)受 到干擾而而發(fā)生畸變時(shí)時(shí)，可利用施施密特觸發(fā)器器的回差特性性，將受到干干擾的 信號(hào)整形成較好好的矩形脈沖沖。如整形電路輸出出脈沖信號(hào)所所示，我們?cè)谠诿總€(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中得到共計(jì)6個(gè)上升沿沿或下降沿，它們正好對(duì)應(yīng)著6個(gè)換向時(shí)刻。通過將DSP設(shè)置為雙沿觸發(fā)捕捉中斷功能，可以獲得正確的換相時(shí)刻。通過將DSP的捕捉口CAP1CAP3設(shè)置為I/O口，并檢測(cè)該口的電平狀態(tài)，來得到具體的捕捉中斷。電流保護(hù)電路的的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)保護(hù)電路，我我們要用到HHNCR0225A這一芯

41、芯片。在以下下部分里，我我們會(huì)對(duì)其做做簡(jiǎn)要的介紹紹。（1）HNCRR025A簡(jiǎn)介介HNC025AA電流傳感器器是南京中旭旭電子科技有有限公司中一一種量程很小小的傳感器，所所能測(cè)量的額額定電流為55、6、8、112、25AA。原邊管腳腳的不同接法法可確定額定定測(cè)量電流為為多少。HNNCR0255A是利用霍霍爾效應(yīng)和平平衡原理的一一種多量程電電流傳感器，能能夠測(cè)量直流流、交流以及及各種脈沖電電流，同時(shí)在在電氣上是高高度絕緣的。工作原理 用磁檢檢測(cè)器檢測(cè)磁磁芯中次極電電流所產(chǎn)生的的磁場(chǎng)初級(jí)電電流所產(chǎn)生的的程度，使之之在零磁通狀狀態(tài)下工作。因因此有等式：NP .IP=NS .ISIP 初級(jí)電流流 NP

42、P 初級(jí)匝匝數(shù) NS 次極電流流 IS 次極匝匝數(shù) 由于要要進(jìn)行矢量控控制，必須檢檢測(cè)電機(jī)三相相的繞組電流流，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和和補(bǔ)償電機(jī)電電流環(huán)的控制制。電機(jī)的三三相電流是通通過開關(guān)管逆逆變而來的，故故實(shí)際上檢測(cè)測(cè)時(shí)只需要測(cè)測(cè)量電機(jī)逆變變橋前端的直直流母線電流流就可以反映映電機(jī)電流，如如圖6所示。用用霍爾直流電電流傳感器HHNCR0225A檢測(cè)母母線電流，再再采用電阻和和AD2600放大器放大大。RC低通通濾波與TMMS320FF240內(nèi)AA/D轉(zhuǎn)換引引腳相連。電流檢測(cè)電路過流保護(hù)首先通通過電流檢測(cè)測(cè)電路檢測(cè)電電流，轉(zhuǎn)化為為DSP需要要的05VV電壓ADCCIN2。然然后通過比較較器LM3

43、993設(shè)定允許許最大電流值值。當(dāng)母線電電流超過設(shè)定定值時(shí)，輸出出的低電平控控制信號(hào)APPROTCEECT接GAAL邏輯控制制電路的輸入入引腳CCMMP1。當(dāng)系系統(tǒng)出現(xiàn)過流流的時(shí)候，GGAL邏輯電電路快速封鎖鎖PWM的輸輸出。為了對(duì)對(duì)輸出給GAAL的保護(hù)信信號(hào)APROOTECT的的可靠輸出和和有效保護(hù)，系系統(tǒng)要求保護(hù)護(hù)信號(hào)延長(zhǎng)一一段時(shí)間，在在比較器的輸輸出加延遲電電路。信號(hào)延延遲電路由電電阻、電容和和二極管組成成。電流保護(hù)護(hù)電路如圖77所示： 電流保護(hù)護(hù)電路功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路將控制制器的輸出信信號(hào)進(jìn)行功率率放大后，向向逆變器電路路中各功率開開關(guān)管送去使使其能飽和導(dǎo)導(dǎo)通和可靠關(guān)關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信

44、信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電電路的工作方方式直接影響響著開關(guān)管的的一些參數(shù)和和特性，從而而影響著整個(gè)個(gè)電機(jī)控制系系統(tǒng)的正常工工作。本電路路即選用專用用的集成驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯IR21130，其主要指標(biāo)標(biāo)如下：最大偏置電壓壓：600VV； 輸出的門極驅(qū)驅(qū)動(dòng)電壓范圍圍：10220V；輸出電流 IIo+/-：200mAA/420mmA； 導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)時(shí)間：6755&425nns；死區(qū)時(shí)間典型型值：2.55s。IR2130是是一種高電壓壓、高速度的的功率MOSSFET和IIGBT驅(qū)動(dòng)動(dòng)器，工作電電壓為1020V，分分別有三個(gè)獨(dú)獨(dú)立的高端和和低端輸出通通道。邏輯輸輸入與CMOOS或LSTTTL輸出兼兼容，最小可可以達(dá)到2.5V邏

45、輯電電壓。外圍電電路中的參考考地運(yùn)行放大大器通過外部部的電流檢測(cè)測(cè)電位器來提提供全橋電路路電流的模擬擬反饋值，如如果超出設(shè)定定或調(diào)整的參參考電流值，IR2130驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部電流保護(hù)電路就啟動(dòng)關(guān)斷輸出通道，實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的作用。IR2130驅(qū)動(dòng)器反映高脈沖電流緩沖器的狀態(tài)，傳輸延遲和高頻放大器相匹配，浮動(dòng)通道能夠用來驅(qū)動(dòng)N溝道功率MOSFET和IGBT，最高電壓可達(dá)到600V，工作頻率從幾十赫茲到上百千赫茲。它自帶死區(qū)，內(nèi)部設(shè)計(jì)有過流、過壓和欠壓等完善的保護(hù)功能，一旦發(fā)生故障，將自動(dòng)關(guān)斷全部六路輸出信道，芯片內(nèi)部自舉技術(shù)的巧妙運(yùn)用使其節(jié)約了多路輔助觸發(fā)電源，大大降低了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的

46、可靠性。功率驅(qū)動(dòng)電路如功率驅(qū)動(dòng)電路路所示：IRR2130芯芯片可同時(shí)控控制六個(gè)大功功率管的導(dǎo)通通和關(guān)斷順序序，通過輸出出HO1，22，3分別控控制三相全橋橋驅(qū)動(dòng)電路的的上半橋Q77、Q9、Q11的導(dǎo)通關(guān)關(guān)斷，而IRR2130的的輸出LO11，2，3分分別控制三相相全橋驅(qū)動(dòng)電電路的下半橋橋Q8、Q10、Q12的導(dǎo)通關(guān)關(guān)斷，從而達(dá)達(dá)到控制電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速和正反反轉(zhuǎn)的目的。在功率驅(qū)動(dòng)電路路中，IR22130 使使用時(shí)還應(yīng)注意如下事項(xiàng):(1) 為滿足足自舉電容充充電及電容負(fù)負(fù)載接通與斷斷開的需要，通通常在 IRR2130的的VCC與VSSS端并接一一個(gè)容量為自自舉電容 110 倍以上上的電容，我我們選了 2

47、220F 的電解電容容。(2) 由于IIR21300內(nèi)部的六個(gè)個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出出阻抗較低，直直接用它來驅(qū)驅(qū)動(dòng)功率MOOSFET 器件會(huì)引起起該器件的快快速開通和關(guān)關(guān)斷，這可能能造成功率器器件漏源極之之間的振蕩。這這樣，一則會(huì)會(huì)引起射頻干干擾；二則有有可能造成功功率器件因承承受過高的ddv/dt 而被擊穿。解解決的辦法是是在功率管的的柵極與IRR2130的的輸出之間串串聯(lián)一個(gè)阻值值為30的的無感電阻。(3) 在IRR2130用用于電機(jī)調(diào)速速時(shí)，由于負(fù)負(fù)載電感較大大，當(dāng)逆變器器中的某個(gè)功功率管關(guān)斷時(shí)時(shí)，負(fù)載電流流會(huì)通過逆變變器中與此功功率管并聯(lián)的的二極管續(xù)流流。若在此時(shí)時(shí)與該二極管管同一橋臂的的另一個(gè)

48、功率率管導(dǎo)通，則則在該續(xù)流二二極管反向恢恢復(fù)關(guān)斷的時(shí)時(shí)間內(nèi)，將有有一寬度很窄窄而幅度很大大的短路電流流，會(huì)產(chǎn)生射射頻干擾，并并引起兩個(gè)功功率管的漏極極兩端的振蕩蕩，導(dǎo)致過高高的 dv/dt 而損損壞功率管。解解決的辦法同同樣是在功率率管的柵極與與 IR21130的輸出出之間并聯(lián)一一個(gè)合適的無無感電阻。2.11 電電源電路的設(shè)設(shè)計(jì)最后介紹一下本本系統(tǒng)所用的的電源設(shè)計(jì)。12V電壓電源是車載電源?？刂葡到y(tǒng)需要5V的供電電壓，7805完成12V到5V的轉(zhuǎn)換。由ICL7660產(chǎn)生所需的電壓。ICL7660是美國(guó)哈里斯公司生產(chǎn)的變極性DGDC變換器。通過該DC/DC變換器可以將正電壓輸入變?yōu)樨?fù)電壓輸出，即

49、Vi與Vo的極性相反。這種變換器利用振蕩器和多路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)電壓極性的轉(zhuǎn)換，因而靜態(tài)電流小、轉(zhuǎn)換效率高。另外，ICL7660還具有如下特點(diǎn):1.工作電壓范范圍寬(+11.5V至110.5V);2.可將CMOOS或TTLL的+5V電電壓轉(zhuǎn)換成-5V;3.空載時(shí)沒有有內(nèi)部壓降，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率達(dá)999.7% ;4.可采用串聯(lián)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)倍倍壓輸出。 第三章 軟軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵鍵部分之一，軟軟件是實(shí)現(xiàn)控控制策略的核核心之一。在在本系統(tǒng)中，我我們采用的微微處理器是TTMS3200F240，對(duì)對(duì)它的軟件編編程包括主電電路的電流的的檢測(cè)，電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算算，PWM信信號(hào)的產(chǎn)生和和輸出，換相相電路

50、的設(shè)計(jì)計(jì)等。整個(gè)程程序包括對(duì)DDSP程序空空間，數(shù)據(jù)空空間，外部II/O空間，AA/D轉(zhuǎn)換模模塊等。DSSP320FF240PWWM信號(hào)的產(chǎn)產(chǎn)生可以有多多種方式，全全比較單元，單單比較單元和和通用定時(shí)器器都可以輸出出PWM信號(hào)號(hào)，它們的功功能完全類似似，可以獨(dú)立立的提供PWWM波的輸出出。3.1 主程程序流程圖 main（） disaable( ); /禁止總中斷斷 inittial（）； /系統(tǒng)初始始化 A/Diinitiaal(); /A/D初始始化子程序 enabble(); /開開總中斷 ADSOOC(); /啟動(dòng)AA/D轉(zhuǎn)換 whilee（1） if（i=00 x10） breaak

51、； /如果已發(fā)發(fā)生中斷，則則停止等待（發(fā)發(fā)生中斷后，ii=0 x100） /等待待中斷發(fā)生T1CON=TT1CON&0 x0FFFFF; /停止定定時(shí)器1，即即間接停止AA/D轉(zhuǎn)換while（11） ； 3.2 A/D轉(zhuǎn)換的初初始化 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換換子程序（通通過啟動(dòng)定時(shí)時(shí)器1的方式式間接啟動(dòng)） void ADSOOC()T1CON=TT1CON|0 x40; /啟啟動(dòng)定時(shí)器11A/D中斷服務(wù)務(wù)子程序 void inteerruptt adiint() asm(“CCLRC SXM”); /抑制符號(hào)號(hào)位擴(kuò)展 j=RESSULT0; /取得RRESULTT0的地址 for(ii=0;i6; /把

52、A/DD轉(zhuǎn)換的結(jié)果果右移六位后后存入規(guī)定的的數(shù)組 cesi=ADSULLTi； /檢驗(yàn)每個(gè)AA/D轉(zhuǎn)換的的結(jié)果ADCTRL22=ADCTTRL2|00 x42000； / 復(fù)位SEEQ1，且清清除INT FLAG SEQ1標(biāo)標(biāo)志寫1清00enable（）； /開開總中斷，因因?yàn)橐贿M(jìn)入中中斷總中斷就就自動(dòng)關(guān)閉3.3 捕捉捉單元初始化化 為使捕獲單元能能正常工作，需需要對(duì)以下寄寄存器進(jìn)行設(shè)設(shè)置:初始化化捕獲FIFFO狀態(tài)寄存存器(CAAPFIFOOX)，并將將相應(yīng)的狀態(tài)態(tài)位清零;設(shè)設(shè)置通用定時(shí)時(shí)器的一種操操作模式;如如有必要，則則應(yīng)設(shè)置相關(guān)關(guān)通用定時(shí)器器的比較寄存存器和周期寄寄存器;設(shè)置置相應(yīng)的捕

53、獲獲控制寄存器器(CAPPCONX)等。int CAPP inittial() CAPFIIFOA=00 x00; /初始化化捕捉單元11的FIFOO堆棧狀態(tài) CAPFIIFOB=00 x00; /初始化化捕捉單元44、5、6的的FIFO堆堆棧狀態(tài) T2PR=0 x0FFFFF; /設(shè)置定定時(shí)器2的周周期寄存器為為0 xFFFFF T2CNTT=0 x00000; /T2計(jì)計(jì)數(shù)器清0 T2CONN=0 x1770C; /通用定定時(shí)器2為連連續(xù)增計(jì)數(shù)模模式、1288分頻，且選選用內(nèi)部時(shí)鐘鐘源 WSGR=0 x00000; /禁止所所有等待狀態(tài)態(tài) 清除全全部中斷標(biāo)志志，寫1清00 CAPCOONB=0 xx038FFF;/設(shè)置置捕捉單元11、2、3為檢測(cè)上升升下降沿，且且選擇通用定定時(shí)器2為它它們的選擇位位asm(“cllrc INNTM”); /開總中斷 IMR=00 x08; /允許中斷優(yōu)優(yōu)先級(jí)4的中中斷 EVBIMMRC=EVVBIMRCC|0 x00007; /允