增城路燈車租賃，  增城路燈車出租， 增城路燈車出租公司       基于電流滯環控制的故障診斷實驗分析。    在仿真分析的基礎上進行了實驗驗證。實驗的設計參數為：峰值電流為12A±1A，時間 0.5ms；保持電流為 8A±0.5A，維持 1.5ms。搭建了三路電磁閥控制系統，實驗平臺。

 

        1  功率主電路模塊設計：設計的功率主電路模塊的原理圖。其中，QH、QL 分別表示于高低壓電源相連的電磁閥的驅動開關管，電磁閥驅動電流的升降就依靠這兩個開關管的開通關斷。Q3、Q4、Q5 分別表示第一路、第二路、第三路電磁閥的選路開關管，其中的某一個開關管導通便表示該路電磁閥處于工作狀態，否則表示該路電磁閥不工作。QHO、QLO、Q5O、QHS、QLS、Q5S 用于電磁閥驅動開關管的故障設置，其中 QHO、QLO、Q5O 分別用于高壓電源側驅動開關管、低壓側驅動開關管和選路開關管 Q5 的斷路故障設置，正常時候這些開關管都處于開通狀態，當要設置斷路故障時將 QHO、QLO、Q5O 中對應的開關管設置成關斷狀態即可實現。同樣的道理，QHS、QLS、Q5S 分別用于高壓電源側驅動開關管、低壓側驅動開關管和選路開關管 Q5 的短路故障設置，正常時候這些開關管都處于關斷狀態，當要設置短路故障時將 QHS、QLS、Q5S 中對應的開關管設置成關斷狀態實現。功率二極管 DP1、DP2、DP5 用于第一路、第二路、第三路電磁閥的關斷續流。二極管 DP3 用于電壓限幅，將 Valve_P 點的電壓下限設置為 0。功率二極管 DP4是為了防止高低兩個電源之間導通的情況。采樣電阻 RS1、RS2、RS3 采用的是功率為 3W、精度為 1%的 5mΩ 的貼片電阻，選擇 3W 主要是考慮電阻的通流能力，選擇 1%是為了使采樣的精度相對較高，5mΩ 是為了與后面的采樣芯片的放大增益相匹配并考慮兩倍多的裕量而且具有信號調理的作用。類似于 R33 的開關管門極驅動電阻是調節開關管驅動的 PWM 邊沿的上升下降速度，此電阻越大 PWM 邊沿上升下降速度越慢，表示開關管開通關斷速度越慢，反之，此電阻越小，表示 PWM 邊沿上升下降速度越快，開關管開通關斷速度越快。此電阻與開關管的開通關斷損耗以及電壓應力息息相關，應該適當選擇其大小。開關管 QH、QL、Q3、Q4、Q5 漏極與源極之間并聯的 RCD 吸收電路有吸收開關管 QH、QL、Q3、Q4、Q5 關斷時候由寄生電感產生的電壓尖峰的作用。

 

 

          2  正常工作開關管驅動模塊設計： 開關管的驅動芯片 U1、U2、U3、U4、U5 采用的是德州儀器（Texas Instruments）公司的 UCC5320SCD 芯片，該芯片是一個單通道的隔離型高端驅動芯片。輸入端電源和輸出端電源分別采用兩個隔離電源進行供電。因為開關管 QH 和 QL 需要高端驅動，開關管 Q3、Q4、Q5需要低端驅動，而高端驅動既可以用于高端驅動也可以用于低端驅動，而低端驅動只能用于低端驅動不能用于高端驅動，為了方便，統一采用了此款高端驅動芯片。驅動芯片 U1、U2、U3、U4、U5 分別用于開關管 QH、QL、Q3、Q4、Q5 的驅動。圖 3-10 中類似于 R17 和 R18 的組合是用于調節開關管的開通關斷速度，此電阻的選取需要與 RCD 吸收電路的參數配合使用，合適選取。關斷過快會導致電壓尖峰過大，導致采樣電阻兩端的電壓值過大從而燒毀電流采樣芯片。

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       3  電流檢測模塊設計： 因為在此系統中開關管頻繁的開通和關斷，所以 PWM 總是無時不在，電流采樣芯片必須要對瞬時的電壓變化（ΔV/Δt）有很好的抑制作用，而且能夠很好的抑制零漂，輸入共模電壓范圍不能太低，至少應該考慮1 倍多的裕量。對于采樣增益的選擇，假設采樣電流最大值 I_max 是30A，由于最終電流采樣信號是給 ADC，而 ADC 的輸入電壓最高為 3.3V，根據公式：G=Vcc/(Rs×I_max)，并考慮一定的裕量，可以算出選擇增益為 20V/V 采樣芯片比較合適。因此，電磁閥電流采樣芯片 U6、U7、U8 采用的是德州儀器（TexasInstruments）公司的 INA240A1 芯片，該芯片專門用于電機和閥等感性器件的電流采樣，而且對零漂和瞬態電壓變化具有很好的抑制作用，而且共模電壓范圍為-4V 到 80V，滿足共模電壓范圍和 1 倍多的裕量要求。穩壓二極管 D1、D2、D3、D4、D5、D6 是為了防止輸入到電流采樣芯片的電壓過大而燒毀。電流采樣芯片輸入引腳和輸出引腳的 RC 電路相當于一個低通濾波器，濾除掉電磁閥的高頻電流噪聲，RC 的取值根據實際電磁閥電流的最高頻率和RC 濾波的截止頻率 1/(2π×RC)而定，適當選擇。因為電磁閥電流的采樣至關重要，所以為了防止電源噪聲對采樣的影響，所以用 C1 和 C2、C3 和 C4、C9 和 C10 三組一大一小電容組分別對 U7、U8、U9 的輸入電源進行濾波，并且在畫 PCB 布線時，小電容盡量靠近芯片。

 

 

                     

        4  電壓檢測模塊設計： 考慮電磁閥的電感和開關管寄生電感帶來的關斷電壓尖峰，考慮一定的裕量，假設檢測的最大電壓值為 100V，并考慮電路的信號調理需要限制在 0 和 3.3V 之間，所以得到運放的放大系數應該為1/30.1，根據運放電路的“虛短虛斷”，因此可以選用 1k 和 30.1k 的電阻實現，為了保證采樣值的準確性，可以從以下幾個方面改善：

 

   （1）選用的電阻盡可能的精確。本文選用的是 0.5%的精密電阻。

 

   （2）運算放大器具有低噪聲、高帶寬特性。本文選用的是德州儀器公司的運算放大器 TLC2272A，該運放可以采用單電源供電，具有低噪聲、軌到軌、高帶寬、3.6V/us 的爬升率等特點，滿足系統要求。

 

  （3）在輸入輸出端加入相應的低通濾波電路。本文在輸入輸出端加入了 RC低通濾波電路。

 

  （4）電源電壓盡可能干凈穩定。本文在運放的供電電源上加入了濾波電容。

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