电动执行器

1、系统构成

　　系统采用直流无刷电机作为电动执行器的执行部件。驱动系统主要包括控制电路、主电路、电机等，不包括机械装置。TMS320F240包含有一般的DSP芯片所没有的双10位模数转换器、基于PWM控制的管理器（6个比较单元、9路PWM输出、2路光电编码器接口的编码单元）。其PWM波形生成单元包含可编程死区控制，可输出非对称PWM波形、对称PWM波形和空间矢量PWM波形。

　　图中的IPM为智能功率模块（Intelligent PowerModule）。IPM不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送CPU。即使发生负载事故或使用不当，也可保证IPM自身不受损坏。目前的IPM一般采用IGBT作为功率开关器件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。

2、系统控制

（1）软启动
　　软启动就是在BLDCM启动过程中采取PWM方式控制逆变器的6个功率开关管，从而起到降低平均电压，限制启动电流的目的。

（2）换相逻辑
　　系统采用的控制方式为二相导通三相六状态，主电路如图3—2所示。功率器件的排列顺序采用图中所示的上桥臂1，3，5，下桥臂，4，6，2的顺序。按照一定的逻辑关系打开6个功率器件，即可实现电机的正反转。根据磁极位置传感器的信号组合，有6种状态，一一对应于桥臂的开关组合，如从T1， T2→T2，T3→T4，T5→T5，T6→T6，T1→T1，T2，如此循环，反过来即可实现反转。

　　宽范围调速是衡量调速系统性能的重要指标。考虑到无刷直流电动机的特殊情况，有两种改变电压的方法。其一是每相导通的时间维持不变，改变每相导通时加在线圈上的电压幅度大小来实现调速。这种通过调幅来实现调速的方法，其调速线性度好，但损耗大。为减少损耗，可采用直流电压变换器供电，以实现调压，但这又增加了线路成本。另一种方法是保持每相导通时加在电枢线圈上的电压幅度大小不变，而改变每相导通时间的长短，实质上就是改变了加在线圈上的平均电压的大小，从而也能实现调速。该系统采用DSP控制IPM驱动直流无刷电动机，实现脉宽调制是非常容易的，因而该系统采用后一种方法。

（3）转矩脉动
　　当电机换相时，电机中性点电压的变化使相电流会有很大的降落，从而形成很大的电机换相转矩脉动。大的转矩脉动容易使电机运动抖动，缩短电机的使用寿命，降低系统运行的可靠性。采用换相补偿后，电机换相转矩脉动有了很大程度的降低。

3、软件算法

　　图3—3给出了其中的位置控制流程。在偏差较大的时候，采用能快速纠偏的非线性控制作为开始的粗定位。为了保证精度，在位置偏差进入较小范围内的时候，控制器由非线性控制换成线性控制，从而保证了位置控制的快速性和精确性。