九乡新闻网诺盾治疗仪hys2260:直流电机位置伺服系统驱动器设计
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/05/02 08:00:16
摘 要： 直流电机位置伺服系统是天然气发动机电子调速系统的关键组成部分。本文利用Freescale公司的MC9S12型单片机，结合电机位置反馈和电枢电流检测，研制出了数字式PWM型伺服驱动器。该驱动器充分利用单片机的内嵌资源，实现了位置、速度和电流三闭环控制策略。
关键词： 天然气发动机 直流电机 位置伺服系统 三闭环控制
随着我国能源紧缺问题的日益严峻，在生产实践中不断提高能源利用率是大势所趋。然而我国西部的大部分油田仍然存在伴生天然气大量放空的现象。为此可以将伴生天然气经简单分离处理后直接驱动大功率天然气发动机工作，使其带动发电机发电并送入电网，从而提高能源的综合利用率。因此这种天然气发动机及发电机组将具有十分广阔的应用前景。
1 系统控制方案
天然气发动机及发电机组电子调速系统的控制原理如图1所示。
上位机发动机管理系统(EMS)通过接收操作人员的指令，并根据发动机转速的反馈信号进行转速的闭环控制。上位机的输出信号为有限转角直流伺服电机的目标位置信号。
图1中，虚线框内部分即为直流电机位置伺服系统，包括驱动器和执行器两部分。执行器即直流伺服电机，该伺服电机同天然气发动机的蝶型进气阀门相连接（二者完全同步），随着电机位置的变化，阀门开度改变，天然气进气量发生变化，从而达到调速的目的。本设计所选用电机的主要参数为：输出转角0°～75°，最大输出转矩13.6Nm，最大电流20A。
伺服系统驱动器的功能是正确接收处理电机目标位置信号，并根据电机的反馈信号驱动电机精确跟踪目标位置。上下位机之间通过4mA～20mA电流环传递目标位置，具有低阻抗传输线对电气噪声不敏感的特点。
2 硬件设计
硬件系统框图如图2所示。驱动器数字核心采用Freescale公司的MC9S12DG128型单片机，单片机需处理5个模拟量输入和2个数字量输出。按照模块化的思想[1]可以将硬件结构划分为：电源模块、数字核心模块、通讯接口模块、信号处理模块以及电机驱动模块等。
