直流电机位置伺服系统驱动器设计
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。
2.1 信号处理模块
(1)电机位置信号和速度信号处理
电机通过其内置的磁敏转角传感器反馈位置信号。位置反馈信号是实现电机伺服控制的基础，该信号A/D转换精度越高，转换结果扰动越小，对电机的精确控制越有利。因此专门为电机位置传感器设计了精密5V电源，在使用单片机10bit A/D转换器的情况下取得了良好的效果。将位置信号通过微分电路处理后即得到电机速度信号。
(2)电机电流信号处理
电路的核心是高压线性电流传感器IR2175，如图3(a)。它可直接将电流采样
