电动小车中无刷直流电机的控制系统毕业论文设计

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：电动小车中无刷直流电机的控制系统无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明： 所呈交的毕业设计 （论文）电动小车中无刷直流电机的控制系统 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果， 其内容除了在毕业设计 （论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：电信 83学号：作者姓名：2012年5月25日无锡太湖学院信 机系电子信息工程专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目电动小车中无刷直流电机的控制系统2、专题一、

2、 课题来源及选题依据：直流电动机因其优良的调速、起动、制动性能在各种电力拖动系统中得到广泛的应用，但因直流电机的机械换向出现的火花等问题在一些地方限制了直流电机的使用。 自 20 世纪 70 年代以来， 电力电子器件迅速发展， 研制并生产出多种既能控制其导通又能控制其关断的全控型器件，如门极可关断晶闸管（ GTO ）、电力晶体管（ GTR ）、电力场效应管（ P-MOSFET ）、绝缘栅极双极型晶体管（ IGBT ）等，这些全控型器件性能优良，由它们构成的电子开关在直流电机中取代了机械换向，构成直流无刷电机，解决了机械换向出现的火花等问题，同时由全控元件组成的脉宽调制直流调速系统（简称 PWM

3、 调速系统）近年来在中小功率直流传动中得到了迅猛的发展 ,且由于专用集成电路的出现，使控制器性能更加优良，体积减小。本课题研究电动小车中无刷直流电机的控制系统。二、本设计应达到的要求：了解电动小车的工作情况，其负荷特点；了解PWM 技术的现状发展以及其应用价值和可操作性。明确生产机械对ZD 调速系统的要求； 拟定 ZD 调速方案；熟悉无刷 ZD 电动机的基本工作原理； 熟悉位置检测传感器的原理；选用专用 PWM集成电路在无刷直流电动机进行速度控制；应用集成驱动电路完成对电动机驱动和调速等性能的要求；完成毕业设计总体方案。本设计应做到以下几点 :1、 拟定 ZD 调速方案2、 设计主电路3、 选

4、用位置检测传感器4、 选用专用 PWM 集成电路5、 完成总电路的设计同时本设计应具有以下功能:A. 欠电压保护功能当电源电压下降到设定值时，控制器停止工作，起保护作用。B.过电流保护功能当电动机过载或发生其它意外情况，有大电流过时，控制器立即停止工作，保护电机。C. 无级调速可根据负载要求实现平稳调速。四、接受任务学生：电信 83班姓名姚振德五、开始及完成日期：自 2011年 11月 7 日 至 2012年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问） ：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2011年 11 月 7 日摘要电动小车最重要的配件是电机， 一辆电动小

5、车的电机基本决定了这辆车的性能和档次。目前电动小车所使用的电机大都是高效稀土永磁电机，其中主要又分高速有刷 +齿轮减速电机、低速有刷电机和低速无刷电机三种。本文针对无刷电机在现在电动小车中的应用，介绍了一种无刷电机的控制方法。根据电动小车要求启动快、制动快、工作过程要求转速稳定等特点，设计了带有转速、电流双闭环的调速系统， 以 PI 调节器为转速调节器， 电流调节器 也用 PI 调节器，以 TL494 为 PWM 脉冲产生芯片，经过综合逻辑电路加上位置反馈信号，由 IR2130 驱动电机的功率开关。主要内容包括 PWM 生成电路和功率开关器件、综合逻辑电路的选择，以及驱动电路保护电路的设计等。

6、关键词 ：电动小车；无刷直流电机；PWM 调速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 types asHigh speed brush+ge

7、ar reductionmotors，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 rapidness, work process rotate spee

8、d 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 synthesislogic circuit and the feedback of rotor locations through IR2130 drive the power switch . Mostly content cons

9、istof PWM generate circuit , synthesislogic circuit, power switch and drive circuit and so on .Key words: Electric trolley； brushless DC motor；modulate velocity by PWM目录摘要.IVAbstract.V目录.VI2 电动小车及电机的工作特点 .22.1电动小车的工作特点分析及电机选择 .22.2无刷直流电机的介绍、结构及工作原理 .22.2.1直流无刷电机的介绍 .22.2.2直流无刷电机的结构原理框图 .32.2.3直流无刷电机

10、的控制原理 .42.3控制方案 .53 控制系统设计 .63.1调节器选择及动态参数设计 .63.1.1电流调节器的设计 .73.1.2转速调节器的设计 .93.2位置检测 .123.2.1位置间接检测原理 .133.2.2位置检测电路 .143.3转速检测 .163.4 转速调节器184 系统电路图194.1 PWM生成电路及电流调节器194.2 综合逻辑电路224.3 驱动电路234.4 各相导通信号产生电路264.5系统整体电路图284.6 系统的工作原理305 结论和展望31致 谢32参考文献33附录351 绪论从 1995 年清华大学研制的第一台轻型电动车问世，到现在林林总总的电动车

11、系列产品，过去的十五年中，中国电动小车事业从无到有，再发展成为目前全球最大的轻型电动车产业。短短十数载，已经成就了让全球仰慕的电动车产业规模，国人应当自豪！电动小车行业的发展，业内普遍认为已经历了三个发展阶段：初级阶段、初级生产规模化阶段、超速发展阶段。电动小车的初级阶段也被称作是电动小车的早期实验性生产阶段， 时间大概是 1995 年到 1999 年。这个阶段主要是对电动小车的四大件，电机、电池、充电器和控制器的关键技术摸索研究。初阶生产规模化阶段是电动小车规模化大生产在遇到几个发展大机遇后获得较快发展的阶段，时间在 2000 年到 2004 年。这个阶段随着关键技术方面的突破和电动小车性能

12、的不断提升，让电动小车成为了摩托车和自行车的替代产品，而它的快捷、环保、方便和廉价，同时也激发了市场对它的消费需求。一些新的企业投资加入，进行较大市场规模运作，产能迅速扩展，并初步形成了行业内的江苏、浙江、天津为代表的三大产业聚集地。超速发展阶段是企业间激烈竞争大大刺激了技术进步和新技术扩散，全行业的技术水平大幅度提升，产业获得“井喷式”大发展的阶段，时间在 2005 年至今。技术进步主要体现在蓄电池寿命和容量提高了 35% ，电机从单一的有刷有齿电机发展成为无刷高效电机为主流，寿命提高了 5 倍，效率提高了近 30% ，爬坡和载重能力提高约 3.5 倍。与此同时，制造成本也大幅度下降，价格功

13、率下降到原来 21% ；在控制器系统和充电系统，技术水平也大幅提高。我国是世界公认的稀土资源大国和稀土产品的制造强国，得天独厚的资源优势特别是电机性能国际市场价格昂贵的 BLDC （无刷直流永磁电机）系统在中国企业得到广泛应用在电池技术和电机技术方面都有了很大的进展，电动车专用铅酸电池在技术上的突破已经领先国际。2 电动小车及电机的工作特点2.1电动小车的工作特点分析及电机选择电动小车的工作状态要求电机工作在频繁的启动、制动过程，而且要求电机的启动和制动过程速度快。这样电机启、制动过程中会使电机电流过大，故在设计控制系统时要设计电机的过电流保护，以免使电机由于电流过大无法正常工作。由于电动小车

14、的频繁的启动、制动，这样一定会产生过大的启动、制动电流，这样大的电流，对永磁体产生的去磁影响必须引起注意。特别在电机运行在负载温升时，随着工作温度的升高，这种去磁作用就越大。若对永磁体的厚度选取不当，这种去磁反应还将影响到永磁体的圆复线。在选择电动小车用永磁 电机时，必须考虑二点 ：第一是电机最高工作温度。第二是起、制动时的电枢反应去磁作用 2。根据电动小车的各种启动制动特点，设计的整个系统要求启动快、制动快，在不同的情况下，分别运行在恒功率和恒转矩两种不同的运行方式下。本系统选用适当的电动小车，无刷电机选用SY-94ZWX02 型号。电机的额定值为：nnom3000r / min, Pnom

15、400W,U nom220v, I nom10 A2.2无刷直流电机的介绍、结构及工作原理直流无刷电机的介绍无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性 ,同时也是频率变化的装置 ,所以又名直流变频 ,国际通用名词为 BLDC. 无刷直流电机的运转效率 ,低速转矩 ,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好。无刷直流电动机 Brushless Direct Current Motor ,采用方波自控式永磁同步电机 ,以霍尔传感器取代碳刷换向器 ,以钕铁硼作为转子的永磁材料 ; 产品性能超越传统直流电机的所有优点 ,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点 ,数字式控制 ,是当今最理想的调速电机。本产品具有

16、高效率 ,高转矩 ,高精度的三高特点 ;同时具有体积小 ,重量轻 ,可做成各种体积形状 ,是当今最高效率的调速电机 ,与传统直流有刷电机比较 ,或与交流变频调速比较均有更好的性能。无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令

17、和速度反馈信号，用来控制和调整转速。直流无刷电机的结构原理框图图 2-1 无刷电机的结构原理框图无刷直流电机无换向器的直流电机，无刷电机的电枢绕组放在定子上，把永磁磁钢放在转子上，这与传统的直流永磁电动机的结构刚好相反，直流无刷电机除了由定子和转子组成的电动机本体外，还要有位置传感器、控制电路以及功率开关器件共同构成换向装置，使得直流无刷电机在运动过程中定子绕组所产生的磁场和转动中的转子磁钢产生的永磁磁场，在空间始终保持在 90 度左右的电角度。直流无刷电机的控制原理永磁无刷直流电动机按控制电路分有桥式和非桥式两种，按电机绕组结构来分有星形和三角型两种方式。桥式星形接法的电机有转矩脉动小，输出

18、转矩大等特点。本论文的样机即采用三相桥式星形结构的电机，下面就以此类电机为例来说明永磁无刷直流电机的工作原理。刷直流电动机的无传感器控制原理如图2-2 所示，通过位置检测电路检测无刷直流电动机的端电压，经微处理器运算后得到电机的转子位置信号，再由驱动电路按转子的位置信号轮流导通功率逆变桥的六个功率管，以实现对电机三相绕组的通电。三相桥式星形结构的无刷电机在任意时刻有两相绕组导通，第三相绕组处于悬空状态。功率管有6 种触发状态，每次只有两只管子导通，每隔 16 周期即 600 电角度换相一次， 每次换相一个功率管， 每一个功率管导通1200 电角度。由于采用两两导通方式，所以每次只有两相导通，一

19、相截止。其各相反电势波形、相电流波形及各功率管导通状态如图2-3 所示。可以看出，导通相电流大小相等，方向相反，非导通相电流为零。非导通相在此期间其反电势有一次过零。无刷直流电机的反电势过零法换相控制正是基于这种方法，即检测断开相的反电势信号，当其过零时，转子直轴与该相绕组重合，延时300电角度依照开通顺序进行换相。因此，只要检测到各相反电势的过零点，即可获得转子的 6 个换相点。图 2-2 无刷直流电机控制原理图图 2-3 无刷直流电机反电势、相电流及功率管导通时序图2.3控制方案电机采用有传感器的无刷电机。根据给定转速和实际转速，产生一系列的PWM 脉冲信号，同位置传感器产生的相导通信号一

20、起控制功率开关器件的导通和关断，实现对系统的速度调节。运动控制系统包含单闭环和双闭环调速系统。单闭环调速系统中只含有转速调节器，对转速具有调节作用，转速调节器使转速跟随给定电压变化，对负载有抗扰作用。但是，系统对电源的变化没有抗扰作用，而且系统启动过程慢。双闭环调速系统含有转速、电流两个调节器，不仅能够对负载扰动有抗扰作用，在转速调节过程中使电流跟随电流调节器给定电压变化，而且对电源也有抗扰作用，启动时保证获得恒定的最大允许电流，减少了了电机的启动时间。根据电动小车的工作特点，要求启动时间短，工作过程转速稳定，本系统采用转速、电流双闭环调节，双闭环系统可以对电流、转速同时进行调节，调节器选择能

21、够使系统的动态、静态性能都比较好的调节器。3 控制系统设计根据上一章选择的控制方案，系统采用电流、转速双闭环调节系统，本章主要介绍的控制系统的各个部分，主要有位置传感器、电流传感器、调节器、PWM 产生电路、综合逻辑电路、驱动电路、各相导通信号产生电路等几部分组成。系统的各个部分分别有模拟电路和数字电路实现。3.1 调节器选择及动态参数设计根据上述的控制方案，双闭环系统的结构图如3-1 下图所示。图 3-1 系统结构图由图中可知忽略了反电势作用的影响。根据选择的电机为SY-94ZWX02 型号，电机的参数选择为RS1 , LS 0.03,J0.005,GD20.2, KT40,P 1 。选择逆

22、变电路的时间常数TS0.001 , 放大倍数KS 20，电阻Rrec0.5。电流反s馈滤波时间常数 Toi0.001s ，转速反馈时间常数Ton0.005s 。电流调节器的设计为了选择电流调节器，首先面临的问题是，应该决定把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流环做到无静差；从动态要求看，电流环的一项重要作用就是保持电机电流在动态过程中不超过允许值，即在突加控制作用时不希望有超调，或者超调越小越好。从这一考虑出发，应该把电流环校正成典 I 系统。（ 1） 电流环控制对象参数如下电枢回路总电阻： RRSRr e c 1 0. 51. 5；电磁时间常数： T1LS0. 0 3 0.

23、0s2；R1. 5电流环小时间常数： T iTS To i 0. 0 0 10. 0010；.s0电流反馈系数： =0.25VA。（ 2）由控制对象的传递函数可知，为把电流环校正成典I 系统，电流调节器应该选择 PI 调节器。 PI 调节器的结构如下图 3-2 所示。图 3-2 PI 调节器结构电流调节器的传递函数为：i s1WACR (S )Ki（ 3-1）i s式中 K i - 电流调节器的比例放大倍数；i - 电流调节器的领先时间常数。选择 PI 参数，使i T1 0.02s以让调节器的零点对消控制对象的大惯性环节的极点，则电流环的动态结构图便成为典型系统的形式。PI 调节器的比例放大倍

24、数K i 的选择取决于系统的动态性能指标和所需的截止频率，在电动小车系统中希望超调量小，为了使电流环的超调较小，取电流环开环放大倍数为K IKi K S1250s 1i R2T i则 ACR 的比例放大倍数为K ii R0.02 1.52K ST i2200.251.50.002由 KiRi ，按经验取 R010k，所以RiK i R01. 5 1 0 k1 5R0又由 iRiCi ，故 Cii0.021.33FRi15000在根据滤波时间常数Toi0.001 ，Toi1R0 Cois4所以4Toi40.0010.4FCoi10000Ri（ 3） 校验近似条件： 逆变器传递函数近似条件1（3-

25、2）ci3Ts现在ciK I250s 1ci K I 250，而 11333.3s 1 显然满足近似3Ts3 0.001条件。 电流环小时间常数近似处理条件11ci3（ 3-3）TTsoi而1111333.3s 1ci 250s 13TsToi30.0010.001显然也满足近似条件。、 忽略反电势影响的条件K eU nomI nomRs 220101nnom30000.07V min/ rTmGD2R0.29.81.50.1256s375K eK T3750.07240忽略反电动势影响的近似条件为ci31，现TmT131310.0259.8s 1TmT10.1256而电流环截止频率ciKI

26、250s 1，显然满足近似条件。设计后电流环可达到的动态指标为4.3%5%可以满足电动小车的要求。转速调节器的设计在设计转速调节器时，把电流环当作转速内环的一个环节，和其他环节一起构成转速环的控制对象。为此，求出电流环的等效闭环传递函数。求得电流环的闭环传递函数经过近似处理后，得到1/，整个电流环等效成只Wcli2T i s1有小时间常数的一阶惯性环节。由控制对象和电流环的传递函数知，转速环的控制对象的传递函数包含了一个积分环节和一个惯性环节，而积分环节在负载扰动作用之后。转速环的主要扰动为负载扰动，为了实现转速无静差，则必须在扰动之前设置一个积分环节，于是应该按典型 II 系统设计转速调节器

27、了。（ 1） 转速环控制对象参数如下转速环小时间常数： T n 2T i Ton2 0.002 0.005 0.009s ；转速反馈系数：0.0033V min/ r（ 2） 由结构图和传递函数可以看出，为了把转速环校正成典型II 系统，转速调节器应该采用 PI 调节器， 其传递函数如下：ns 1（3-4）WASR(S )Knns式中，K nRn为比例放大倍数R0n R nC n 为积分时间常数转速环按典型 II 系统设计。取 h 5 ，则nhT n50. 0090. s0 4K NK nRKT（ 3-5）nGD 2系统按 M r min 准则选择 ASR 参数：K Nh 161481.52h

28、2T n22 520.0092则( h1) nK eTm(h 1) K eTm6 0.25 0.07 0.1256Kn2hRT n29.62h2 RT n22 5 0.0033 1.5 0.009取 R010K，则 RnR0 K n 1029.6 296K再根据Ton1R0Con ，得 Con4Ton4 0.0052 F4R010000（ 3） 校验近似条件： 电流环传递函数等效条件cn按 M r min 准则设计时15T i（ 3-6）cnK N n1481.5 0.04566.67s 1而11100s 1cn5T i5 0.002 转速环小时间常数近似处理条件11（ 3-7）cn2T i

29、Ton3现在111174.53s 1cn32T i Ton32 0.0020.005满足近似处理条件。（ 4） 动态性能指标转速超调量nCmax 2znnom T n 100%（ 3-8）Cbnnom TM现在I nom R 10 1.5nnom214.3r / minK e0.072, z 0,nnom3000r / minT n 0.009s,Tm0.1256s取中频带宽为 h5 ，按 M r min 准则确定参数，Cmax81.2%Cb因此n81.2%22214.30.0091.7%30000.1256tr2. T9 n2. 90.0 0 9 s0.0由此可以看出，转速超调量非常小，上升

30、时间非常短，可以满足电动小车的要求。这样，整个系统的开环传递函数就为典型II 系统，系统的参数也就基本上确定下来。按照所求得的参数，设计控制系统画出电路图。根据设计好的系统参数，通过对整个系统进行仿真，进一步验证系统是否符合电动小车的要求3.2位置检测置传感器在无刷直流电动机中起着检测转子磁极位置的作用，为功率开关电路提供正确的换相信息，即将转子磁极的位置信号转换成电信号，经位置信号处理电路处理后控制定子绕组换相。由于功率开关的导通顺序与转子转角同步，因而位置传感器与功率开关一起，起着与传统有刷直流电机的机械换向器和电刷相类似的作用。位置传感器的种类比较多，可分为电磁式位置传感器、光电式位置传

31、感器、磁敏式位置传感器等。电磁式传感器具有输出信号大、工作可靠、寿命长等优点，但其体积比较大，信噪比较低且输出为交流信号，需整流滤波后才能使用。光电式位置传感器性能比较稳定、体积小、重量轻，但对环境要求较高。磁敏式位置传感器的基本原理为霍尔效应和磁阻效用，它对环境适应性很强，成本低廉，但精度不高。位置间接检测原理永磁无刷直流电动机要实现闭环控制，必须知道转子的位置信息，传统的永磁无刷直流电机是以位置传感器来获得转子的位置信号的。实际上，随着电机转子的位置不同，电机的各相绕组电压和磁通会发生变化，如果能找到电机测得的变量与转子位置之间的关系，那么就可以不通过位置传感器而只通过测得的变量值得到转子

32、的位置信号，这就是间接位置检测的基本思想。以三相桥式星形结构无刷直流电机为例，电机的电压平衡方程为：（3-9 ）式中VaVbVc 一一绕组相电压。iaibic 一一绕组相电流。，一一绕组自感和绕组间的互感。 一一绕组电阻。 一一磁极磁链。m一一电角度。上式中，凡是角度的函数，式（3 9 ）通过变换可得：（3-10 ）由于电阻和电感是电机的固有参数，认为是可知的，由式（310）可知，若连续得到某时刻的电流电压值，则可得到三相的礼值，由礼就可得知 0 的范围，即转子的位置。目前大部分的间接位置检测方法均基于此原理。由以上分析可知，要知道电机的位置，需要知道电流电压与磁极磁链的关系以及磁极磁链与转子

33、位置之间的关系。在不同的场合，可通过不同的方法实现上面的两层映射关系。常见的间接位置检测方法有反电势法、电感法、续流二极管法和磁链估计法等。反电势法是根据转子在不同的位置时定子绕组中的反电势的不同，通过得到特殊点的反电势从而推算出转子的位置的；电感法则是根据转子在不同的位置时对电机电枢电感的影响，通过检测电流得到电感的变化从而得到转子的位置；续流二极管法是通过检测未导通相的二极管的续流情况来确定转子的位置；磁链法是通过电压电流值计算得到磁链的值，从而推出转子的位置。位置检测电路本系统采用霍尔传感器检测位置，霍尔集成电路内部原理图如下图3-3 所示 。图 3-3 霍尔集成电路原理图霍尔元件的作用

34、是利用霍尔效应来产生输出电压，由于霍尔元件产生的电动势很低，应用时需要外接放大器，很不方便。随着半导体集成技术的发展，将霍尔元件与半导体集成电路一起制作在同一块N 型硅外延片上，这就构成了霍尔集成电路。霍尔集成电路通过霍尔元件产生的霍尔电动势来驱动开关器件。本系统的位置检测电路如下图3-4 所示。图 3-4 位置检测电路由上图可知位置检测有霍尔传感器实现，通过三个霍尔元件产生的霍尔电动势来判断转子位置，并控制功率开关器件的开通与关断。霍尔传感器产生的信号与 PWM信号共同控制逆变器器件的开关来实现转速调节。随着半导体集成技术的发展，一般的霍尔传感器是霍尔集成电路，霍尔集成电路有线性型和开关型两

35、种，这里采用开关型集成电路。将三只霍尔集成电路按相位差120o安装，则它们所产生的位置信号波形图如下图 3-5 所示。图 3-5 转子位置波形3.3转速检测转速检测电路是通过 LM2907 频压转换器实现的， LM2907 为集成式频率电压转换器，是一种将频率转换成电压的器件。芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转换成直流电压信号。只要通过检测传感器的频率就可检测出电机的转速。LM2907 的内部原理图如下图3-6 所示：图 3-6 LM2907 的原理框图各引脚功能如下：脚（ F）和 11 脚（ IN- ）为运算放大器比较器的输入端；脚接充电泵的定时电容（C1）；脚接充

36、电泵的输出电阻和积分电容（R1C2）；脚（ IN+ ）和 10 脚（ UF1）为运算放大器的输入端；脚为输出晶体管的发射极（U0）；脚为输出晶体管的集电极，一般接电源（UC ）；脚为正电源端（ VCC ）； 12脚为接地端（ GND ）；， 13，14 脚未用 。LM2907 的工作原理为：47 F 。参考电压可以很好的调节输出当充电泵把从输入级输入来的频率转换成为直流电压时，需外接定时电容C1、输出电阻 R1 以及积分电容或滤波电容C2，当第一级输出的状态发生改变时（这种情况可能发生在输入端上有合适的过零电压或差分输入电压时），定时电容在电压差 Vcc2 的两电压值之间被线性地充电或放电，在

37、输入频率信号的半周期中，定时电容上的电荷变化量为C1Vcc2，泵入电容中的平均电流或流出电容中的平均电流为：Q / Ti ( AVG)f CVcin1cc输出电路把这一电流准确地送到负载电阻（输出电阻）R1 中， R1 电阻的另一端接地，这样滤波后的电流被滤波电容积分后得到输出电压：VoVcc fin C1R1K其中为增益常数， 典型值为。 电容 2 的值取决于纹波电压的大小和实际应用中所需要的响应时间。本系统采用 LM2907 集成式频率电压转换器，将频率信号转化成电压信号，电路图如下图 3-7 所示。图 3-7 转速检测电路本系统采用 LM2907 频率电压转换器，将霍尔传感器脉冲频率转换

38、成电压反馈到转速环，实现转速反馈。这样可以省去测速发电机，减轻设备重量及体积。其中， C11000 pF , R1100K,C2的最小电压和带负载能力。3.4转速调节器根据之前调节器的选择和计算，本系统转速调节环节采用PI 调节器，调节器电路图如下图3-8 所示。图 3-8 转速调节器由上图可知转速调节器由模拟电路组成，P 主要是使系统的响应速度快，增加系统的快速性， I 是积分环节， 主要是提高系统的稳态性能。PI 调节器有较好的调节性能，使系统具有响应快速、稳态、动态性能较好等性能。通过 PI 转速调节器，系统可以实现转速无静差。4 系统电路图4.1 PWM生成电路及电流调节器PWM 生成

39、及电流调节器由TL494 实现。 TL494 是美国德州仪器（ TexasInstrument）公司产品，原是为开关电源设计的脉冲宽度调节器。其内部结构框图如下图 4-1 所示。图 4-1 TL494 的内部结构图TL494 是 16 脚集成电路，内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。下图 4-2 是它的管脚图图 4-2 TL494 的管脚图其中 1、2 脚是误差放大器 I 的同相和反相输入端； 3 脚是相位校正和增益控制； 4 脚为间歇期调理，其上加 03.3V 电压时可使截止时间从 2% 线性变化到 100% ；5、6 脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容， 所接的振荡电阻和电容决定了震荡器产生锯齿波的频率； 7 脚为接地端； 8、9 脚和 11、10 脚分别为 TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；12 脚为电源供电端； 13 脚为输出控制端，该脚接地时为并联单端输出方式，接14 脚时，两路输出分别由触发器 Q和 Q 端控制，形成双输出方式， 即为推挽输出方式； 14 脚为 5V 基准电压输出端，最大输出电流 10mA；15、 16脚是误差放大器 II 的反