公共接地?zé)o刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)-外文翻譯

附錄ACommon-groundedBLDCMDriveSystemBasedonFPGAPinghuaTang,TiecaiLiDepartmentofElectricalEngneeringHarbinIndustryofTechnologyharbin,Email:tphqh@163.com;AbstractThispaperproposedakindofcommon-groundedbrushlessDCmotor(BLDCM)drivesystembasedonfieldprogrammedgatearray(FPGA)control.Theproposedsystemhastwocharacteristics:oneisthattheformer60°ofeverydrivelagappliespulsewidthmodulation(PWM)andthelatter60°conductsconstantly(PWM_ONmodulation);theotheristhattherearenoisolatingopticalcouplersbetweencontrolcircuitanddrivecircuit.Sotheproposedsystemhassomeadvantagessuchasreducingrippleofelectromagnetictorque,simplifyingdrivecircuittoreducethedelayofsignals,andreducingthecostandbulkofdrivesystem.AprototypeisdesignedbasedonFPGAchip,andexperimentalresultsdemonstratedthevalidityofrelativetheory.IndexTerms-common-groundeddrive;BLDCM;FPGA;PWM_ONmodulationI.INTRODUCTIONBrushlessDCmotoriswidelyappliedinmoderncontrolsystembecauseofmanyadvantagessuchashighefficiency,highpowerdensity,goodspeedcharacteristicandsimplifiedcontroletc.[1-2].InordertocontrolBLDCMsystemeffectively,conventionaldriveschemeforBLDCMsystemisthat120°controlsignalswhichisoutputbycontrolcircuitareisolatedbyopticalcouplers,thendelivertodrivecircuitandcontrolthepowermaincircuit.SoconventionalBLDCMsystempresentssomedisadvantagessuchasbigelectromagnetictorqueripples,bigvolume,highcost,andsignalsdelaybyopticalcoupleretc.ThesedisadvantagesmakeconventionalBLDCMsystemnotbeenusedinsomeconditionswhichneedhighprecisionandhighstability[3-4].ToovercomethesedisadvantagesofconventionalBLDCMsystemtosomeextent,thispaperpresentsanovelBLDCMsystemwhichisappliedwithPWM_ONmodulationandcommon-groundeddrivescheme.Theproposedsystemhastwocharacteristics:oneisPWM_ONmodulationcontrolmodethattheformer60°ofeverydrivelagappliespulsewidthmodulation(PWM)andthelatter60°conductedconstantlyin120°period;theotheristhattherearenoisolatingopticalcouplersbetweencontrolcircuitanddrivecircuit.ThispaperdeducedmathematicsmodelofBLDCM,thenanalyzedoperationalprincipleofthePWM_ONmodulationcommon-groundeddriveschemewhichisusedtoBLDCMsystem,andsimulationanalysisabouttheproposedschemeispresented,finally,a120WBLDCMsystemprototypeisdevelopedbasedonFPGAchip,andexperimentalresultswereanalyzed.II.BLDCMMATHEMATICALMODELMostBLDCMdrivesarebasedontheactivecontroltothree-phaseinvertertoobtainsquare-wavecurrentofBLDCMneededinmoderntimes.TheBLDCMmathematicalmodelwhichinfersbelowinthisarticleincludesthree-phaseinverter.ThemathematicalmodelofBLDCMiscomposedoftwoparts,namelymechanicalequationandvoltageequation.Thispapermakesthefollowingthreesuppositionsbeforeintroducingthemathematicalmodel,asfollows:(1)Three-phasestatorwindingA,B,Cissymmetricalinspatialdistribution,thehigherharmoniccomponentofmagneticfieldisneglected.(2)Themagneticsaturationandthecoreloss(magnetichysteresisloss,eddycurrentloss)areneglected.(3)Theinfluencefactorsincludingtemperature,frequencyetc.onparametersofmotorarenotconsidered.Mechanicalmovementequationofelectricmachineisfixedandwon’tchangewiththecoordinatetransformation.BLDCMmechanicalmovementequationisasfollows:Te－Tl=J+B(1)whereTeiselectromagnetictorque,TLisloadtorque,Jisrotorandloadinertia,Bisfrictioncoefficient,ωisrotatingspeedofBLDCM.Takethethree-phasestatorvoltageasthestatevariable.Itsvoltagebalanceequationcanbeexpressedas(2):UaRaiaLaLabLaciaUb=Rbib+LbaLbLbcib+eb(2)UcRcicLcaLcbLcicecBecausetherotorispermanent-magnet,La,Lb,Lc,Lab,Lba,Lac,Lca,Lbc,Lcb,canbeconsideredasconstants,then,Ra=Rb=Rc=RsLa=Lb=Lc=LLab=Lba=Lac=Lca=Lbc=Lcb=M(3)ia+ib+ic=0Therefore,weobtainthePMBLDCMvoltageequationwhichisshownin(4):UaRsiaL－MiaeaUb=Rsib+L－Mib+eb(4)UcRsicL－MicecThetopologyofBLDCMmodelisobtainedfrom(4)andshowninFig.1.Fig.1TopologyofBLDCMmodelSo,mathematicalmodelofBLDCMcanbedescribedas(1)and(4).III.PWM_ONMODULATIONCOMMON-GROUNDEDDRIVESCHEMEAsthree-phaseinverterisconcerned,PWMcontrolschemeiswidelyappliedtocontrolthespeedandcurrentofBLDCMcontrolsystem.Therearefollowingcommon-usedPWMmodulationmodes:H_PWM&L_ON,H_ON&L_PWMandH_PWM&L_PWM.Thefirsttwokindsofmodescanberealizedsimplybuthasthedisadvantageofbigphasecurrentpulsationineveryelectriccycle.Thelastoneisstudiedalotforitsadvantageofreducingcurrentpulsation,butswitchinglossistoobig.However,thecontrolsystemswhichapplythemodulationsabove,thecontrolpartisisolatedwiththedrivepart.Thatistosay,thereareopticalcouplersbetweencontrolcircuitanddrivecircuit.Theopticalcouplersmustcausesignalsdelaytoworsecharacteristicofsystem.Ontheotherhand,thismethodwillaffectreliabilityofthedriverandenhancethecost.PWM_ONmodulationandcommongroundcontrolschemewillbeintroduced.A.PWM_ONmodulationThecircuittopologyofBLDCMisshowedinFigure1.Thetraditionalcontrolschemeisusingthree-phasesixconditionsand120degreeconductionmode.Toproduceaconstantelectromagnetictorque,itisrequiredtofeedrectangularcurrentsintheflatpositionoftheidealtrapezoidalbackEMF.However,thecommutationofphase-currentsrequiresafinitetimeduetotheinductanceofmachinewindings,andtorquepulsationmayoccuraccordingly.Someresearchdiscoveredthattorquepulsationsizeisrelatedwiththenoninvertingcommutationcurrentandchangeswiththemodulationmodes.Atpresent,themainkindsofPWMmodulationsare:theswitchesintheupper-halflagmodulatedandinthelower-halflag120degreeon(H_PWM),theswitchesinthelower-halflagmodulatedandintheupper-halflag120degreeon(L_PWM),switchesofboththeupperlagandthelowerlagmodulated(H_PWM-L_PWM),thefirst60degreePWMandlatter60degreeoninthebothupperandlowerswitches(PWM_ON),thefirst60degreeonandlatter60degreePWMinthebothupperandlowerswitchesandsoon.TheresearchshowsthatPWM_ONmodulationhastheadvantageofthesmallesttorquerippleandswitchesloss.ThetimingdiagramisshowninFig2.Fig.2TimingdiagramofPWM_ONcontrolsignalsTheelectromagnetictorqueofelectricalmachinecanbeexpressedwith(5):Te=(eaia+ebib+ecic)(5)Where,Terepresentselectromagnetictorque,pispolepairs,ωrepresentselectricalrotatingspeed,ea,ebandecrepresentphasebackelectromotiveforce,ia,ibandicrepresentphasecurrent.Whenelectricalmachineoperatesconventionalcontrolschemeandneglectsinfluenceofphaseconversion,theelectromagnetictorqueofelectricalmachinecanbeexpressedas(6):Te=2pkei(6)Where,kerepresentselectromagnetictimecoefficient,iiscurrentofsteadystate.InordertodescribethetorquerippleofphaseconversioncausingbyPWM_ONmodulation,thispaperwilltakeperiod[60°,120°]forexampletodeduceit.Threephasecurrentsshowedin(7)canbeobtainedaccordingthemathematicalmodelofBLDCM.ia(t)=i-(2ke+2Rsi+DU)tib(t)=（DU-ke）t(7)ic(t)=-i+(4ke+3Rsi+DU)tWhere,Uisbusvoltage,DisdutycycleofPWM.Accordingto(5)and(7),theelectromagnetictorqueofBLDCMsystemwithPWM_ONmodulationcanbedescribedby(8):Te=2pkei+[2UDt-8ket-6Rsit](8)Therippleofelectromagnetictorquecanbeexpressedas:ΔTeT=[8ket+6Rsit-2UDt](9)From(9),itisdefinitethattherippleofelectromagnetictorqueisdeterminedbyωandD.SotheminimalrippleofelectromagnetictorquecanbegotinsuitableconditionofωandD.B.Common-groundeddriveschemeTheopticalcouplerdriveschemeismostwidespreadusedatpresent.Thesampledcurrent,speedandpositionsignalstransmittothecontrolpartthroughopticalcouplers,andthentheoutputsignalspassthroughtheopticalcoupleragainandareamplifiedbydrivepart,lastcontroltheswitchesoftheinverter.Isolationschemeisshowedinfig.3.Opticalcouplerusedinthesystemcancausetimedelay,evenusinghighspeedopticalcouplerthetimedelayismorethan2us.Atthesametime,becausenoteveryopticalcouplerhasthesamecharacteristic,thecontrolsignalscannotbesynchronous.Thus,theperformanceofsystembecomesworse.Inthispaper,common-groundeddriveschemeisproposed.Opticalcouplersarenotusedbetweencontrolpartanddrivepart.Thentimedelayisreduced,sothedynamicandsteadyresponsecharacteristicsofsystemareimproved,andsystemcostisreduced.Thecommon-groundedclosedloopsystemisshowninFig.4.Thetransferfunctionofsystemcanbedescribedas(10).Fig.3BlockDiagramofisolatingdriveFig.4Blockdiagramofcommon-groundeddriveF(S)=(10)Where,G(s)istheopenlooptransferfunction.ThedrivesystemshowninFig3canbedescribedbytransferfunction(11)FG(S)=(11)Where,T1,T2isthetimedelayinthemainchannelandfeedbackchannelrespectively.Fig.5Contrastofstepresponsebetweencommon-groundeddriveandisolatingdriveSimulatethesystemaccordingto(10)and(11)whenbothT1andT2are2us.SimulationwaveformisshowninFig5.Thus,systemhasbetterperformanceifthecommongroundstrategyisused.UsingbothPWM_ONmodulationandcommon-groundeddriveschemeintheBLDCMsystemwillreducetorqueripple,timedelay,systemfaultandcostandsoon.IV.PWM_ONCOMMON-GROUNDEDBLDCMSYSTEMThispartintroducesthedigitalachievementoftheproposedschemebasedonFPGAchip.DigitalBLDCMsystemconsistsofFPGAchip,drivecircuit,three-phaseinverterandBLDCM.Thebasicoperatingprinciplecanbedescribedas:positionsignalsoutputfromBLDCMinputthedecoderandposition/velocityconverterdesignedinFPGA,theerrorthatvelocitycommandsubtractsthevelocityfeedbackwhichistheoutputofposition/velocityconverterisamplifiedbyPIDregulator,andinputPWMgenerator,positiondecoderoutputsix120°conductingsignalsaccordingtopositionsignalsatthesametime,PWMgeneratoranddecoderasanunitoutputssixPWM_ONcontrolsignals;sixcontrolsignalsareamplifiedbydrivecircuitastheinputofthree-phaseinverter,thesixpowerswitchesoperatePWM_ONstate.Theblockchartofdigitalcontrolsystemisshowedinfig.6.Fig.6BlockdiagramofconvertersystemPIDalgorithmiswidelyappliednotonlybecauseit`scontrolstructureissimpleandit`sparametersiseasilyregulated,butitcomprehendsadvantagesofPregulator,IregulatorandDregulator.ThetransferfunctionofPIDalgorithmins-domaincanbeexpressedas(12):HPID=KP(1++τDS)(12)TobeeasilyachievedbyFPGA,(12)mustbetransformedintodiscreteform.(12)canbeexpressedby(13)whichisinz-domain:HPID(z)=KP++(1-Z-1)(13)(13)canbediscretizedusingdifferenceequation(14):up(n)=Kpe(n)uI(n)=u[n-1]+KI(e[n]+e[n-1])(14)uD(n)=KD(e[n]-e[n-1])ThecircuitstructureofPIDalgorithmachievedbyFPGAisshowedinfig.7accordingto(14).Fig.7HardwarestructureofPIDalgorithmachievedbyFPGADrivecircuitconsistsofIR2130andrelativeperipheralcircuit.IR2130iskeycomponenttoachievecommon-groundeddrivescheme.IR2130hassomegoodcharacteristics:itcandrivethreeupperlegsandthreelowerlegswhichbearhighvoltage;itcanpreventcross-conductionbecauseofundervoltageandover-currentshutdown;themostimportantisthatitreceivescontrolsignalsandoutputtothree-phaseinverterdirectlywithoutisolatedcomponent,socommon-groundedschemeisachieved.Common-groundeddrivesimplifiescircuitdesign,reducessignalsdelayandauxiliarypowersupplies.SothecostofBLDCMsystemisreduces.……附錄B公共接地?zé)o刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)摘要提出了一種基于利用現(xiàn)場編程門陣列器進(jìn)行控制的公共接地永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有兩大特點(diǎn):一是,前60°的每個驅(qū)動滯后運(yùn)用脈寬調(diào)制,后60°不間斷的進(jìn)行脈寬調(diào)制(PWM);另一個是，控制電路與驅(qū)動電路之間沒有光電耦合器進(jìn)行電氣隔離。所以,該系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢,比如降低了電磁轉(zhuǎn)矩脈動、簡化了的驅(qū)動電路使得信號的延遲變小、降低生產(chǎn)成本并且精簡了大部分驅(qū)動系統(tǒng)?；谝粋€FPGA芯片設(shè)計了一個原型,并且利用該原型進(jìn)行測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了相關(guān)理論的正確性。關(guān)鍵詞公共接地驅(qū)動；無刷直流電機(jī)；現(xiàn)場可編程門陣列；PWM_ON調(diào)制策略第一章引言由于無刷直流電動機(jī)具有效率高，功率密度高，良好的速度特性和簡化控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代控制系統(tǒng)。為了有效地控制無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)驅(qū)動方案是使用被光電耦合器隔離的控制電路輸出的120°控制信號，提供給驅(qū)動電路并且控制電源主電路。因此，傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)了一些缺點(diǎn)，如電磁轉(zhuǎn)矩脈動大，體積大，成本高，和光耦合器造成的信號延遲等，這些缺點(diǎn)使傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)不能應(yīng)用在需要高精度，高穩(wěn)定等條件的環(huán)境下。為了在一定程度上克服上述常規(guī)無刷直流電動機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，本文提出了一種新的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用PWM_ON調(diào)制策略和共同接地驅(qū)動器原理。設(shè)計的系統(tǒng)有兩個特點(diǎn)：一是PWM_ON調(diào)制控制方式，在一個120°周期內(nèi)，前60°的每個驅(qū)動器滯后適用脈寬調(diào)制(PWM)，而后者60°進(jìn)行不間斷脈寬調(diào)制;另一種是控制電路和驅(qū)動電路之間不存在用于電氣隔離的光電耦合器。本文首先推導(dǎo)出了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，然后分析了用于無刷直流電機(jī)系統(tǒng)的PWM_ON調(diào)制策略和共同接地驅(qū)動器的工作原理，對提出的設(shè)計原理進(jìn)行仿真分析，最后，開發(fā)了基于FPGA芯片的120W無刷直流電機(jī)系統(tǒng)原型，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。第二章無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型在近代，大多數(shù)基于主動控制的無刷直流電動機(jī)驅(qū)動器是由三相逆變電源提供無刷直流電機(jī)工作需要的方波的。本文接下來要推導(dǎo)的無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型中包括三相逆變電源部分。無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由兩部分組成，即機(jī)械方程和電壓方程。本文在推導(dǎo)無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型之前提出以下三個假設(shè)，具體如下：(1)三相定子繞組A，B，C的空間分布是均勻?qū)ΨQ的，磁場的較高的諧波分量忽略不計。(2)磁飽和與鐵芯損失（磁滯損耗，渦流損耗）是忽略不計的。(3)環(huán)境因素如溫度，頻率等電機(jī)的參數(shù)忽略不計。電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方程是固定的，也不會隨著坐標(biāo)變換而改變。無刷直流電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方程如下：Te－Tl=J+B(1)TE是電磁轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩是TL，J是轉(zhuǎn)子和負(fù)載慣量，B是摩擦系數(shù),ω是無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。將三個階段的定子電壓作為狀態(tài)變量。其電壓平衡方程可以表示為(2):uaRaiaLaLabLaciaub=Rbib+LbaLbLbcib+eb(2)ucRcicLcaLcbLcicec由于轉(zhuǎn)子是永磁體，La，Lb，Lc，Lab，Lba，Lac，Lca，Lbc，Lcb，可視為常數(shù)，那么，Ra=Rb=Rc=RsLa=Lb=Lc=LLab=Lba=Lac=Lca=Lbc=Lcb=M(3)ia+ib+ic=0因此，我們得到了首相無刷直流電動機(jī)的電壓方程，如(4)所示：UaRsiaL－MiaeaUb=Rsib+L－Mib+eb(4)UcRsicL－Micec無刷直流電機(jī)得拓?fù)淠Ｐ褪怯?4)得到的，其模型如圖1所示。圖1拓?fù)涞臒o刷直流電機(jī)模型因此，無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型可以由(1)和(4)描述。第三章PWM_ON調(diào)制共同接地驅(qū)動架構(gòu)作為三相逆變器而言，PWM控制方案被廣泛應(yīng)用于控制速度和目前的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)。有以下常用的PWM調(diào)制模式：H_PWM＆L_ON，H_ON＆L_PWM和H_PWM＆L_PWM。前兩種模式，實(shí)現(xiàn)起來非常簡單，但缺點(diǎn)是，在每個電周期，相電流脈動都很大。最后一種模式為了具有減少電流脈動的優(yōu)勢而做了很多研究，但開關(guān)損耗過大。然而，應(yīng)用于上述調(diào)制系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)，其控制部分與驅(qū)動器部分是分離的。換句話說就是控制電路和驅(qū)動電路之間有起電氣隔離作用的光學(xué)耦合器。光學(xué)耦合器肯定會產(chǎn)生信號遲延，從而降低系統(tǒng)特性。另一方面，這種方法會影響驅(qū)動器的可靠性同時提高生產(chǎn)成本。下面介紹PWM_ON調(diào)制策略和共同接地控制方案。A：PWM_ON調(diào)制策略無刷直流電機(jī)的電路拓?fù)淙鐖D1所示。傳統(tǒng)的控制方案是采用三相六拍和120度導(dǎo)電模式。不斷產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，這就要求將理想梯形波在同一位置產(chǎn)生的電流反饋到EMF。不過，由于機(jī)繞組電感和可能會產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，相電流的整流需要一定限度的時間。一些研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)矩脈動的大小與非逆變整流電流有關(guān)，同時隨調(diào)制方式的改變而改變。目前，幾種主要的PWM調(diào)制有：上橋臂調(diào)制，下橋臂120度恒通(H_PWM);下橋臂調(diào)制，上橋臂120度恒通(L_PWM)，上下橋臂同時調(diào)制(H_PWM-L_PWM)，頭60度調(diào)制和后60度上下橋臂恒通（PWM_ON），頭60度和后60度上下橋臂都調(diào)制等。研究表明，PWM_ON調(diào)制具有最小轉(zhuǎn)矩脈動和開關(guān)損耗的優(yōu)點(diǎn)。時序圖如圖2所示。圖2PWM_ON控制信號時序電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可用(5)表達(dá)：Te=(eaia+ebib+ecic)(5)其中，Te代表電磁轉(zhuǎn)矩，P是磁極對，ω代表電機(jī)轉(zhuǎn)速，ea,eb和ec代表反饋電動勢，ia,ib和ic代表三相電流。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行常規(guī)控制方案斌且忽略相移的影響，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可表示為(6)：Te=2pkei(6)這里，Te代表電磁時間系數(shù)，i是穩(wěn)定狀態(tài)的電流。為了描述由pwm_on調(diào)制引起的相移而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，本文將以[60°，120°]為例進(jìn)行推導(dǎo)。如(7)所示的三相電流，可以獲得建立無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的依據(jù)。ia(t)=i-(2ke+2Rsi+DU)tib(t)=（DU-ke）t(7)ic(t)=-i+(4ke+3Rsi+DU)t這里，U是總線電壓，D是PWM的占空比。根據(jù)(5)和(7)，使用PWM_ON調(diào)制的無刷直流電機(jī)系統(tǒng)的電磁轉(zhuǎn)矩，可以由(8)描述：Te=2pkei+[2UDt-8ket-6Rsit]（8）電磁轉(zhuǎn)矩脈動可以表示為：ΔTeT=[8ket+6Rsit-2UDt](9)從(9)可以看出，繞組的電磁轉(zhuǎn)矩是由ω和D所確定的.所以最小電磁轉(zhuǎn)矩脈動可以ω和D作為條件獲得.B.共同接地驅(qū)動器原理光耦隔離器驅(qū)動原理是如今最普遍使用的驅(qū)動原理。采樣電流，速度和位置信號通過光電耦合器傳送到控制部分，然后輸出信號也通過光耦合器，并被驅(qū)動器放大，最后控制逆變器的開關(guān)。電氣隔離原理如圖3所示。光電耦合器在系統(tǒng)中應(yīng)用會造成一段時間的延遲，即使使用高速光耦，所產(chǎn)生的時間延遲還是超過2us。與此同時，由于不是每個光耦合器具有相同的特性，控制信號不能同步。因此，系統(tǒng)的性能變差。本文提出的共同接地驅(qū)動方案。控制部分和驅(qū)動部分之間不使用光纖耦合器進(jìn)行隔離。減少了延時，因此，改善了系統(tǒng)特性中的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，降低了系統(tǒng)成本。共同接地閉環(huán)系統(tǒng)如圖4所示。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以用(10)來描述。圖3光耦隔離驅(qū)動器系統(tǒng)框圖圖4共同接地驅(qū)動系統(tǒng)框F(S)=(10)其中，G(s)是開環(huán)的傳遞函數(shù)。圖3所示得驅(qū)動系統(tǒng)可以用傳遞函數(shù)(11)描述FG(S)=(11)其中，T1,T2分別是前向通道和反饋通道的延時。圖5對比共同接地驅(qū)動器和隔離驅(qū)動器之間的階躍響應(yīng)根據(jù)(10)和(11)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，設(shè)兩個T1和T2都是2us。仿真波形如圖5所示。由圖5可知，如果使用共地驅(qū)動原理，系統(tǒng)將具有更好的性能。在無刷直流電機(jī)系統(tǒng)中，同時使用PWM_ON調(diào)制策略和共同接地驅(qū)動原理將減少轉(zhuǎn)矩脈動，時間延遲，系統(tǒng)故障和成本等。第四章PWM_ON共同接地?zé)o刷直流電機(jī)系統(tǒng)這部分介紹了設(shè)計的系統(tǒng)基于FPGA芯片的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。數(shù)字無刷直流電機(jī)系統(tǒng)包括FPGA芯片、驅(qū)動電路、三相逆變器和無刷直流電機(jī)。其基本工作原理可以被描述為：無刷直流電機(jī)輸出的位置信號輸入在FPGA芯片中設(shè)計的解碼器和位置/速度轉(zhuǎn)換器，誤差是速度指令減去位置/速度轉(zhuǎn)換器輸出的經(jīng)過PID控制器放大的速度反饋信號，然后輸入到PWM信號發(fā)生器中，位置解碼器根據(jù)位置信號同時輸出六個120°驅(qū)動信號，PWM發(fā)生器和解碼器作為一個模塊的產(chǎn)生六個PWM_ON控制信號；6個控制信號作為三相逆變器的輸入被驅(qū)動器放大，六個電源開關(guān)控制PWM_ON狀態(tài)。數(shù)字控制系統(tǒng)模塊圖如圖6所示。圖6轉(zhuǎn)換系統(tǒng)框圖PID算法被廣泛應(yīng)用不僅是因?yàn)樗目刂平Y(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)規(guī)范簡單、易于理解，還因?yàn)樗吮壤{(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。PID在S域的傳遞函數(shù)算法可以表示為(12)HPID=KP(1++τDS)(12)為了在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，（12）要轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散形式。（12）在Z域可以由（13）表示：HPID(z)=KP++(1-Z-1)(13)(13)可以用離散差分方程(14)描述：up(n)=Kpe(n)uI(n)=u[n-1]+KI(e[n]+e[n-1])(14)uD(n)=KD(e[n]-e[n-1])由（14）得到的PID算法在FPGA上該實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7硬件結(jié)構(gòu)PID算法的FPGA實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電路包括IR2130和其他周邊電路。IR2130是實(shí)現(xiàn)公共接地驅(qū)動器原理的關(guān)鍵組成部分。IR2130有一些很好的特點(diǎn)：它可以驅(qū)動在高電壓環(huán)境下工作的三個上管和三個下管；它具有低壓和過流保護(hù)，可以防止交叉?zhèn)鲗?dǎo)；最重要的是，它沒有隔離器件，可以直接接收控制信號和三相逆變器的輸出信號，至此，公共接地原理就可以實(shí)現(xiàn)了。公共接地驅(qū)動器簡化了電路設(shè)計，降低了信號的延遲及輔助電源的供應(yīng)。因此降低了無刷直流電機(jī)系統(tǒng)的成本。

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實(shí)，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點(diǎn)墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實(shí)用的文章，而且非寫得既通順又扎實(shí)不可?！睂τ诖髮W(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說，都是十分重要