快速锁相稳速控制

　　在电机控制环路中，电机和负载的惯性妨碍了电机瞬时地跟随差频的变化，由于检测器输出电压的平均值为零，因而不会运动到锁定状态，只有当差额落在伺服系统带出（通常小于100Hz）之内，才有可能被琐定。显然，不论是有位置传感器电机的锁相稳速，还是无位置传感器电机的锁相稳速，它们的锁相稳速电路只是基本的锁相环稳速控制电路。实验中，必须使电机加速至锁相稳速范围，并在锁相范围内把电机由电流环或双闭环控制切换至锁相环，以使电机正确锁相，其调节过程不仅复杂，而且电机进人锁相稳速点很慢。因此，对于应用于航天领域的磁悬浮控制力矩陀螺电机来说，这种锁相稳速是不适合的。为此，本节以下将对高速高无刷直流电机的快速自动稳速系统进行重点介绍，由于有位置电机控制器MC33035和无位置电机控制器ML4425在自动锁相稳速原理相同，所以下面将以lVlL4425为例进行说明。

　　实验中，若直接用锁相环控制电机稳速，则锁相环刚开始时输出电流将很大；而且由于控制力矩陀螺的惯性量很大，在进人锁相范围以后，锁相环调节速度较慢，若不使用其他方法，一般很难真正锁住，更不用说实现电机快速和的锁相稳速。为解决上述问题，本节设计了电流环和快速锁相稳速环双闭环系统。电流环用于保证系统在起制动或突然加载时具有良好的机械特性，快速锁相稳速环则使电机快速而地进入锁相稳速点，具体原理如图1所示。

　　图1 高速高无刷直流电机的自动锁相环稳速系统原理框图

　　如图1所示，整个系统可分为三大模块：ML4425驱动换相模块、快速锁相稳速控制模块和电流环控制模块。整个系统运行过程如下：先采用电流环加速电机，当锁相环电路指示转速反馈信号FG已进入锁相稳速范围后，锁相环入锁指示切换电路就把电流环接口切换至快速锁相稳速控制电路的接口，再由锁相环电路对设定频率进行的相位跟踪，终使电机转速锁定在设定的频率上。对于有位置电机来说，其原理与ML4425相同，只需把ML4425驱动换相模块换成MC33035模块即可，在此不再阐述。以下将分别对电流环、快速锁相环电路和锁相稳速切换电路进行分析。

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