1、前言

直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是電樞電流的函數(shù)，電流受到轉(zhuǎn)速，負(fù)載轉(zhuǎn)矩等多種因素的影響，是一個(gè)復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過程。因之，對直流無刷電機(jī)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于電流環(huán)的控制，即電流閉環(huán)控制和電流變化率控制。不但要滿足精度的要求，還要滿足速度的要求。特別是電流變化率的控制，要求響應(yīng)速度非常快才行。

2、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在一些特殊的應(yīng)用環(huán)境中，如電梯、起重、曳引等，要求驅(qū)動(dòng)、拖動(dòng)系統(tǒng)的起步、停止及運(yùn)行過程非常平穩(wěn)，以增強(qiáng)舒適感和安全性。圖1是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，圖中Vgn是中心控制單片機(jī)給定轉(zhuǎn)速，Vfn是反饋轉(zhuǎn)速，兩者之間的差值經(jīng)速度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生給定電流信號Vgi，該閉環(huán)稱為速度調(diào)節(jié)環(huán)。Vgi和霍爾電流傳感器HL檢測出的電流Vfi求差后進(jìn)入電流調(diào)節(jié)器LT，該調(diào)節(jié)器是在最大電流限制下進(jìn)行調(diào)節(jié)的，輸出的波形控制信號Vgb在電流變化率控制電路LBT的控制下產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)IGBT的PWM脈沖。電流變化率信號是將來自HL的電流信號經(jīng)微分電路LD微分后產(chǎn)生的，在LBT中對Vgb進(jìn)行調(diào)整，限制電流變化率的增長。在圖l所示的控制系統(tǒng)中，虛線框內(nèi)部分利用UC3846進(jìn)行了設(shè)計(jì)。下面介紹一下設(shè)計(jì)原理。

圖1 閉環(huán)控制框圖

2.1、電流型控制器原理

電流型控制器除了要有電壓型PWM控制器的全部功能外，還需要有電流檢測環(huán)節(jié)，檢測點(diǎn)可以根據(jù)需要任意選擇，例如開關(guān)管電流、電感電流或由HL傳感器送來的總輸出電流等。下面以UC3846為例說明其工作原理。圖2示出了該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖中不同于電壓型控制器件之處是設(shè)置了一個(gè)電流測定放大器，增益為3。E/A放大器為誤差放大器，輸出經(jīng)過二極管和0.5v偏壓后送至比較器反向端，同相端為三倍后的電流測定信號。電流測定放大器輸出由內(nèi)電路限定在3.5V以下，因之，電流測定信號最大電壓值被限定在3.5/3=1.2V之內(nèi)。根據(jù)1.2V可選擇電流測定環(huán)節(jié)參數(shù)。對于電流型控制，為了保證輸出電流恒定，不受占空比d的影響，就必須進(jìn)行斜坡補(bǔ)償。其方法是：在電流檢測放大器輸入端（4腳）或誤差放大器輸出端（7腳）疊加一個(gè)從振蕩器波形派生的三角波形與電感電流波形之和，即完成了斜坡補(bǔ)償，其幅值應(yīng)大于電流波形下斜坡的l／2。

圖2 ?UC3846的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3給出了UC3846內(nèi)部局部和外電路連結(jié)原理圖。圖中S為PWM寄存器，有兩個(gè)置位端S1、S2，均可使y．。為高電平，封鎖PWM輸出。在設(shè)計(jì)中，用sl接受A，的輸出，當(dāng)輸出電流I，大于給定值時(shí)，A3輸出為高電平，從而形成PWM的后沿。S2端接受由外電路形成的兩個(gè)控制信號K1、K2的控制。其中K1用作電路關(guān)斷，K2為輸出檢測電流I經(jīng)微分電路的輸出，其作用是當(dāng)電流變化率超過一定值時(shí)，關(guān)閉脈沖輸出。圖中R5C.構(gòu)成斜坡校正網(wǎng)絡(luò)，對輸出電流進(jìn)行校正。下面分別討論電流環(huán)和電流變化率環(huán)的工作原理。

圖3 ?部分uc3846內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部聯(lián)線圖